Riaditeľ Ústavu polymérov Slovenskej akadémie vied v Bratislave, Ing. Igor Lacík, PhD., DSc., sa téme diabetes venuje viac, ako by sa nezainteresovaný mohol domnievať. Spolu s kolegami z Oddelenia pre výskum biomateriálov sa venuje vývoju špeciálnych kapsúl, ktoré možno čoskoro zamiešajú karty v otázke transplantácie pankreatických ostrovčekov a zlepšia tak perspektívu niektorých pacientov s diabetom.
Akým spôsobom je vaša výskumná práca prepojená s oblasťou liečby diabetu?
Ide o prepojenie výskumu polymérnych biomateriálov s ich medicínskymi aplikáciami. V tomto prípade ide o transplantáciu pankreatických ostrovčekov, ktoré sú funkčné a ktoré by po transplantácii mali fungovať ako klasický zdravý pankreas v tele zdravého človeka.
Transplantácia pankreatických ostrovčekov však nie je vo svete novinkou.
V súčasnosti sa pankreatické ostrovčeky už transplantujú do pečene pacientov podľa takzvaného Edmontonského protokolu. Predchádza tomu špecifický výber pacientov. Zákrok je určený práve tým diabetikom, ktorí majú nekontrolovateľné hypoglykémie. Pankreatické ostrovčeky sú po transplantácii do pečene schopné regulovať hladinu cukru v krvi kontinuálne podľa posledných výskumov päť i viac rokov. Pacient žije ako zdravý človek, ale musí užívať imunosupresíva (lieky na potlačenie aktivít imunitného systému, pozn. red.), pretože inak by jeho imunitný systém transplantované pankreatické ostrovčeky zničil. Táto terapia teda nie je vhodná pre deti, tehotné ženy alebo ďalších rizikových pacientov, ktorým nemožno podávať imunosupresiu.
Kedy sa začali transplantácie podľa Edmontonského protokolu?
Doktor James Shapiro testoval tento protokol najprv na psoch, ale tieto pokusy neboli úspešné. On si však povedal, že namiesto vyšpecifikovania terapie na zvieracích modeloch bude lepšie ísť priamou cestou, t.j. transplantovať ostrovčeky do ľudí. V roku 2000 transplantoval pankreatické ostrovčeky siedmim ľuďom po použití špeciálne selektovaných imunosupresív. Následne v tlači vyšiel článok demonštrujúci vynikajúci výsledok: sedem zo siedmych pacientov boli po roku od transplantácie bez inzulínu. To bol začiatok Edmontonského protokolu.
Ide o rozšírenú metódu?
Vo svete vzniklo odvtedy veľmi veľa podobných centier a tie dobré dosahujú u 60 percentách pacientov, ktorým transplantovali pankreatické ostrovčeky podľa tohto protokolu, kontrolovanú hladinu cukru v krvi aj po piatich rokoch. A stále je možné hovoriť o retransplantácii, keby to neskôr bolo nutné. V súčasnosti je vo svete vyše tisíc pacientov, ktorým transplantovali pankreatické ostrovčeky od roku 2000. Len spomínaná imunosupresia, nutná v tomto prípade, je pre určitých pacientov prekážkou. V súčasnosti sú zásadné svetové centrá prepojené v spoločnom projekte, ktorého výstupom by malo byť, že transplantácia nechránených pankreatických ostrovčekov podľa Edmontonského protokolu by sa mala stať štandardnou procedúrou pre určitý typ pacientov v liečbe cukrovky.
K akej zmene by mohol prispieť váš výskum?
Prepojenie v spomínanej oblasti s polymérnou chémiou vzniká v takom zmysle, že pankreatické ostrovčeky sa pred transplantáciou obalia do polymérnej membrány. Tá má úlohu chrániť ostrovčeky pred napadnutím a zničením imunitným systémom a použitie imunosupresie nie je nutné. Volá sa to enkapsulácia pankreatických ostrovčekov. Na tomto výskume už niekoľko rokov spolupracujeme s významnými pracoviskami v zahraničí, na projekte s názvom Chicago Diabetes Project.
V akej fáze ste momentálne?
Stále sme v experimentálnom štádiu. Verím však, že naša práca je dôležitý krok k tomu, že sa raz pacientom budú transplantovať enkapsulované, teda chránené pankreatické ostrovčeky.
Nejde teda o rivalitu so súčasnou metódou transplantácie s použitím imunosupresív, ale o jej vylepšenie a rozšírenie spektra pacientov, ktorí môžu túto liečbu aplikovať.
Presne tak. Toto nie je cesta, ktorá sa plánuje aplikovať na všetkých pacientoch. To naozaj nie je možné. Dnes je veľká väčšina diabetikov schopná regulovať si úspešne hladinu cukru v krvi inzulínom, ale stále je tu skupina pacientov, ktorí s tým majú problém a cukor v krvi nie je možné stabilizovať. Metóda podľa nášho projektu by bola určená pre úzku skupinu rizikových pacientov s prísnymi kritériami pre využitie tejto metódy ako súčasti komplexnej starostlivosti o diabetických pacientov.
Ste v priamom kontakte s diabetikmi?
Rozprával som sa s mnohými diabetikmi, ktorí majú často hypoglykémie. Hovorili, že každú noc a dlhé roky chodia spať s tým, že možno budú mať v noci hypoglykémiu a môžu zomrieť. Po zobudení ďakujú za to, že sú stále živí a večer sa znovu boja zaspať. Nie sú schopní mať pod kontrolou glykémiu, lebo necítia žiadne príznaky hypoglykémie.
Ako testujete materiál membrány, ktorá obaľuje pankreatické ostrovčeky, aby bola tolerovateľná ľudským organizmom?
To je pre nás zásadná otázka. Premýšľame o tom, že do ľudského tela vpravíme cudzí element – polymér, ktorý by mal pomôcť, a nie uškodiť. Cieľom je, aby nespôsoboval chronickú odozvu, prípadne stimuláciu imunitného systému v priebehu nielen pár mesiacov, ale dlhodobejšie. Musíme si byť preto maximálne istí tým, že polymérny materiál nebude z dlhodobého hľadiska človeku škodiť. V Chicago Diabetes Project spolupracujeme s expertnou skupinou imunológov z Trondheimu, ktorí nám povedia „áno“ alebo „nie“ pre daný typ materiálu. Sú schopní odsledovať, či daný materiál môže potenciálne stimulovať imunitný systém. To, čo náš tím chce priniesť svetu, je nielen funkčná, ale aj bezpečná liečba cukrovky.
Odkiaľ získavate pankreatické ostrovčeky?
Získavajú sa izoláciou zo zdravého pankreasu zvierat, ale aj od mŕtvych darcov. Na experimentálnu prácu používame pankreatické ostrovčeky získané zo zvierat, ale máme k dispozícii aj ľudské pankreatické ostrovčeky z pracoviska v Chicagu, ktoré enkapsulujeme, teda obaľujeme ich do špeciálnej polymérnej membrány a následne posielame späť do Chicaga na ďalšie experimentálne testy. Transportujú sa v médiu, ktoré zabezpečí, aby boli aj pri spätnom transporte do zahraničia stále živé a kvalitné v takej miere, že budú schopné kontrolovať hladinu cukru v krvi diabetických zvierat. Paralelne máme a vytvárame na Slovensku kontakty pre zavedenie podobného typu experimentov u nás.
Aká je veľkosť enkapsulovaného pankreatického ostrovčeka?
Funkčné pankreatické ostrovčeky majú veľkosť do zhruba 200 mikrometrov, preto sa veľkosť mikrokapsúl začína od 200 do 800 mikrometrov. Znamená to, že veľkosť guľôčky, ktorou obaľujeme pankreatické ostrovčeky, je menej ako 1 milimeter. Pre jedného pacienta je potrebných približne 10- až 20-tisíc pankreatických ostrovčekov na kilogram jeho hmotnosti. Z toho sa dá ľahko vypočítať, že pre bežnú hmotnosť potrebujeme okolo milión a viac ostrovčekov, čiže milión polymérnych guľôčok – mikrokapsúl, ktoré obaľujú pankreatické ostrovčeky. Pracovný objem je okolo 50 mililitrov mikrokapsúl, ktoré by sa transplantovali do peritonálnej kavity (brušná dutina, pozn. red.), o ktorej sa hovorí ako o najbežnejšom mieste transplantácie. Premýšľa sa aj o umiestnení do svalu a o podkožnej transplantácii, ale zatiaľ sa najviac pracuje s peritonálnou kavitou.
Aké sú vaše doterajšie výsledky?
Máme výsledky na primátoch, kde mikrokapsule aj po 4 mesiacoch od transplantácie voľne plávajú a je možné väčšinu, možno všetky z nich, pomocou laparoskopickej procedúry odsať. Toto je ideálny stav. No nejde len o polymérny materiál, ale aj o biologický materiál. Musíme teda robiť veľmi vhodnú selekciu polymérov, rovnako sú veľmi prísne kritériá aj na pankreatické ostrovčeky. Musia byť vrcholne zdravé, pretože len čo odumierajú, vylučujú zo seba proteíny, takzvané cytokíny, ktoré sú zodpovedné za stimuláciu imunitného systému a imunitný systém pri tom, ako by sa snažil zničiť ostrovčeky, by zničil aj biokompaktibilný materiál.
Selekciu polymérov máte pod kontrolou. Ako je to s kvalitou pankreatických ostrovčekov?
Spolupráca s Chicagom, ktoré je známe tým, že majú jedny z najkvalitnejších ľudských pankreatických ostrovčekov na svete, je pre nás veľmi dôležitá klinická platforma. Ak budeme mať materiál, ktorý je vskutku vhodný v prepojení na ostrovčeky, ktoré sú vysokokvalitné, máme šancu spojiť obidve kvality na to, aby sme sa dostali do klinickej fázy.
Materiálové zloženie membrány stále vylepšujete?
Určite áno. Naším kritériom je biokompaktibilita a fakt, že materiál nestimuluje imunitný systém. Máme materiál, ktorý je už teraz funkčný. Na jednej strane testujeme jeho schopnosť ochrániť pankreatické ostrovčeky a snažíme sa mať pod kontrolou hladinu cukru v krvi pokusných zvierat. Na druhej strane imunológovia v Trondheime testujú schopnosť kapsúl stimulovať imunitný systém. Keď máme od nich odozvu, že materiál kapsúl stále nie je vhodný, vrátime sa k polymérnej chémii a snažíme sa uplatniť existujúce spôsoby na to, aby materiál na obalenie a ochranu pankreatických ostrovčekov bol stabilnejší a biokompaktibilnejší. Od tohto mesiaca by sme mali testovať vyšší stupeň polymérneho materiálu s výhľadom na predklinické testy.
Sú iné vedecké tímy, ktoré sú už v klinickej fáze?
Na svete sú momentálne odsúhlasené asi štyri skupiny, ktoré pracujú na klinických testoch. Je to skupina v USA, v Taliansku, v Austrálii, ale najsilnejšia je v súčasnosti firma Living Cell Technology (www.lctglogal.com), ktorá je v klinickej fáze 2/3 a ktorá pracuje s prasacími pankreatickými ostrovčekmi. V tejto otázke je svet rozdelený na dve časti. Jedna skupina lekárov hovorí, že zatiaľ vieme málo o xenotransplantácii, a preto nechce používať pankreatické ostrovčeky zvieracieho pôvodu. K tomu sa prikláňa aj naša skupina a celý projekt Chicago. Druhá skupina zasa tvrdí, že nie je dokázaná škodlivosť zvieracích vzoriek pre ľudský organizmus a tento smer poskytuje veľa neprebádaných možností v transplantológii.
Čo spomínaná silná spoločnosť ponúka pacientom?
Výsledky firmy Living Cell Technology poukazujú na to, že pacienti nemajú problém s hypoglykémiou a majú znížený glykovaný hemoglobín, čo je veľký benefit. Na druhej strane táto firma zatiaľ nedosiahla výsledky, ktoré by zabezpečili, aby si pacient nemusel pichať inzulín. Pacienti si aj po liečbe aplikujú približne 90 percent z množstva inzulínu, ktorý si pichali predtým. Ale zbavenie sa hypoglykémií je pre nich veľmi silný argument. Spoločnosť má desiatky pacientov, získavajú významné finančné zdroje, najnovšie majú podporu japonskej firmy, ktorá im poskytla ďalšie finančné prostriedky. Majú odsúhlasené klinické texty v Argentíne, v Rusku si už možno kúpiť ich liečbu.
Aká je situácia s klinickými testami vo Vašom pracovisku?
Už pred dvomi rokmi sme mohli ísť do klinických testov s mikrokapsulami z Talianska. Boli sme veľmi blízko, ale mali sme neisté výsledky pri testoch na primátoch, preto sme si povedali, že radšej počkáme. V tom čase ale niektoré ďalšie skupiny začali klinické testy s enkapsulovanými pankreatickými ostrovčekmi podľa nášho názoru bez dôsledných testov enkapsulačného materiálu. V Chicagu sme prednedávnom diskutovali, že sme omnoho lepšie pripravení než tímy, ktoré v predstihu vstúpili do klinických testov. Zhruba o rok by sme mali aj my mali vedieť povedať, či vstupujeme do fázy klinického testovania.
Ako prebiehajú predklinické testy?
Predklinické testy sa robia od malých zvierat až po primáty a keď je všetko v poriadku, je možná aplikácia na ľuďoch. Medzičasom vieme, že dokonca ani primáty nemusia predstavovať dobrý model na to, aby sme mohli povedať, či to bude rovnako fungovať v človeku. V súčasnosti máme kapsule, ktoré sú veľmi dobré v primátoch, ale pri testoch ľudského imunitného systému sa ukazuje, že imunitný systém stimuluje reakciu. Ani v prípade takých blízkych živočíšnych druhov, ako sú primáty k človeku, nie je možné predpovedať, či metóda bude fungovať u človeka.
Cítite pri výskumnej práci časový tlak?
Cítime časový aj pracovný tlak. Najmä pred koncom roka sme mali termíny na zaslanie materiálov do Nórska, aby sme mohli teraz, na začiatku nového roka, spolupracovať s Chicagom. V tomto projekte je v Ústave polymérov Slovenskej akadémie vied zapojených asi desať ľudí, niektorí pracujú na plný úväzok, iní na čiastočný, a je to pre nás jeden zo zásadných projektov. Spolupracujeme v tejto téme aj s pracoviskami na Slovensku, najmä s Ústavom experimentálnej endokrinológie SAV, Medzinárodným laserovým centrom a nedávno sme iniciovali spoluprácu s Univerzitnou nemocnicou Louisa Pasteura v Košiciach. Potrebná je nielen usilovná práca, ale aj kontakty. Pracujeme v neustálom napätí, lebo sme veľmi podmienení financiami. Chicago projekt vznikol pred 6 – 7 rokmi len z peňazí sponzorov. Bojujeme o každý zdroj financií, aby sme mohli zabezpečiť pokračovanie našej práce. Pre predstavu, jeden experiment s 15 – 20 primátmi stojí plus-mínus pol milióna dolárov.
Je práca vášho výskumného tímu často prepojená s oblasťou medicíny.
Náš výskum je rôznorodý, ale byť blízko ku klinike je naša priorita. Boli sme súčasťou veľkého európskeho projektu a pracovali sme na implantovateľnom glukózovom biosenzore. Išlo o iné využitie polymérov pri návrhu materiálov v oblasti monitorovania glukózy diabetikov. Išlo o podkožný senzor s veľkosťou približne 1,5 x 6 centimetrov, ktorý by sledoval hladinu cukru v krvi a posielal informácie do mobilu, počítača, alebo priamo lekárovi. Momentálne pracujeme na príprave nového projektu na implantovateľný glukózový senzor v rámci novej výzvy na vedecké projekty Európskej únie. Teší ma vedomie, že Ústav polymérov SAV predstavuje konkurencieschopné pracovisko, zaujímavé pre spoluprácu s prestížnymi zahraničnými pracoviskami na mnohých dôležitých témach. Touto cestou sa chcem mojim spolupracovníkom poďakovať za získanie tohto postavenia.
(jk)
(Rozhovor bol uverejnený v časopise Diabetik č. 1-2/2012.)