Knud J. Дженсен – профессор химического факультета Копенгагенского университета. Совместно с исследователями Датского технического университета (DTU) и Novo Nordisk он опубликовал в журнале Angewandte Chemie статью «Конструирование инсулиновых 18-мерных наноассембл, обусловленное координацией с ионами железа (II) и цинка (II) на отдельных участках».
«Мы открыли совершенно новый метод модификации молекулы – инсулин, который важен для 35 миллионов пациентов с диабетом. Мы невероятно довольны этим », – говорит профессор Дженсен.
Диабет возникает, когда люди теряют способность вырабатывать инсулин – белок, регулирующий уровень сахара в крови. Диабет нельзя вылечить, и если его не лечить, он фатален. Кроме того, при неправильном лечении болезнь может привести к серьезным осложнениям и необратимым последствиям для здоровья. К счастью, инъекции искусственного инсулина могут помочь пациентам жить почти нормальной жизнью.
Но есть одна загвоздка: производить инсулин, который может быть равномерно высвобожден в течение дня, проблематично. В результате пациентам трудно поддерживать одинаковый уровень сахара в крови.
Природный инсулин собирается в однородные сетчатые структуры, называемые гексамерами.
Большой проблемой при производстве инсулиновых препаратов является создание одинаково однородных наноструктур. Более равномерно можно собрать инсулин; тем более вероятно, что он может быть выпущен в предсказуемых количествах и с постоянной скоростью.
Исследователи из химического факультета разработали метод, позволяющий инсулину самостоятельно собираться в однородные химические сетчатые конструкции. Бипиридины находятся на конце всех молекул инсулина.
Бипиридин служит крючком, который инсулин использует для сцепления с другими молекулами. Подключив атом железа II к бипиридину, химики могут с большой точностью контролировать сборку инсулина.
В то время как инсулин, произведенный в организме, хранится в поджелудочной железе до момента его использования, пациенты с диабетом вводят произведенный инсулин под кожу, где он хранится в жировой ткани.
Благодаря недавно разработанному методу Iron II, Дженсен и его команда убедили производимый инсулин самостоятельно собираться в наноструктуры, которые хорошо подходят для образования депо в жире. Чтобы изучить, может ли их самособирающийся наноинсулин также попадать в кровоток, исследовательская группа Дженсена провела испытания новой формы инсулина на крысах.
И их уровень сахара в крови упал. Этот результат вселяет оптимизм профессора Дженсена в отношении нового метода.
«Мы продемонстрировали, что можем влиять на способ сборки инсулина, и продемонстрировали, что инсулин затем может высвобождаться.
Еще предстоит проделать большую работу, прежде чем принципы нашего наноинсулина можно будет превратить в лекарство. Но для меня абсолютно ясно, что это может быть хорошим методом для разработки лекарств, которые высвобождаются в течение продолжительных периодов времени из депо под кожей », – говорит Кнуд Дж. Дженсен, который продолжает: «Поскольку мы можем так точно контролировать свойства самосборки инсулина, я считаю, что этот метод также можно использовать для создания инсулина с различными свойствами."
Помимо изучения эффекта на крысах, исследовательская группа также исследовала сетчатые структуры инсулина с использованием нанотехнологических методов, атомно-силовой микроскопии (АСМ) и малоуглового рентгеновского рассеяния. АСМ фотографирует поверхность молекул, а рентгеновское излучение под малым углом фотографирует внутренние структуры. Таким образом, они смогли с уверенностью заявить, что добавление железа II действительно позволило инсулину собраться в необычайно гомогенном виде.
Однако для профессора Дженсена химия, лежащая в основе самосборки, – настоящий толчок. «Использование железа II для самосборки белков – это новый тип химического процесса.
То есть мы провели фундаментальные исследования. Но мы решили провести фундаментальное исследование молекулы, которая актуальна для важного промышленного партнера.
То, что наши фундаментальные исследования могут привести к разработке новых лекарств, делает нашу работу еще более актуальной ", – заключает Дженсен.