Создавая механизм контролируемого высвобождения лекарства и оптимизируя время его циркуляции в организме, эта новая биополимерная инъекция может заменить ежедневные или еженедельные инъекции инсулина курсами лечения типа 2 раз в месяц или два раза в месяц. диабет.
Новая терапия описана 5 июня в журнале Nature Biomedical Engineering.
Многие современные методы лечения диабета 2 типа используют сигнальную молекулу, называемую глюкагоноподобным пептидом-1 (GLP1), чтобы заставить поджелудочную железу выделять инсулин для контроля уровня сахара в крови. Однако этот пептид имеет короткий период полураспада и быстро выводится из организма.
Чтобы лечение длилось дольше, исследователи ранее объединили GLP1 с синтетическими микросферами и биомолекулами, такими как антитела, что сделало их активными в течение двух-трех дней у мышей и до недели у людей. Несмотря на это улучшение, многие из этих методов лечения не включают механизм для контроля скорости высвобождения пептида, в результате чего эффективность лечения выходит на плато после длительного использования.
Теперь исследователи из Duke создали технологию, которая объединяет GLP1 с термочувствительным эластиноподобным полипептидом (ELP) в растворе, который можно вводить в кожу через стандартную иглу.
После инъекции раствор вступает в реакцию с теплом тела с образованием биоразлагаемого гелеобразного «депо», которое медленно высвобождает лекарство по мере его растворения. В экспериментах на животных полученная терапия обеспечивала контроль уровня глюкозы в три раза дольше, чем препараты, представленные в настоящее время на рынке.
«Хотя мы использовали этот метод в прошлом, Келли Лугинбуль, аспирантка моей лаборатории, систематически работала над изменением конструкции биополимера для доставки на молекулярном уровне и нашла золотую середину, которая максимально увеличивала продолжительность доставки лекарственного средства от однократная инъекция ", – говорит Ашутош Чилкоти, заведующий кафедрой биомедицинской инженерии (BME) Университета Дьюка и старший автор статьи. «Таким образом, нам удалось утроить продолжительность действия этого препарата короткого действия для лечения диабета 2 типа, превзойдя по эффективности другие конкурирующие разработки."
Основываясь на своей предыдущей работе с лекарством и системой доставки, исследователи из лаборатории Чилкоти оптимизировали свой раствор для регулирования уровня глюкозы у мышей в течение 10 дней после однократной инъекции, по сравнению с предыдущим стандартом в 2-3 дня.
В ходе дальнейших испытаний команда обнаружила, что оптимизированный состав улучшает контроль глюкозы у макак-резусов более чем на 14 дней после однократной инъекции, а также высвобождает лекарство с постоянной скоростью в течение всего испытания.
«Что захватывающе в этой работе, так это наша способность продемонстрировать, что препарат может действовать более двух недель у нечеловеческих приматов», – говорит Келли Лугинбуль, аспирант лаборатории Чилкоти и соавтор исследования. «Поскольку наш метаболизм медленнее, чем у обезьян и мышей, лечение теоретически должно длиться даже дольше у людей, поэтому мы надеемся, что это будет первый препарат, принимаемый раз в две недели или один раз в месяц для людей с диабетом 2 типа."
В настоящее время самый длительный на рынке препарат для контроля уровня глюкозы, дулаглутид, требует инъекции один раз в неделю, в то время как стандартные препараты инсулина часто необходимо вводить два или более раза в день.
Несмотря на множество вариантов лечения, лечение диабета 2 типа по-прежнему представляет собой проблему.
Пациенты не всегда достигают своих целевых показателей гликемии, и соблюдение плана лечения, основанного на частом дозировании в зависимости от приема пищи, оставляет место для человеческой ошибки. Исследователи надеются, что, ограничив количество инъекций, необходимых человеку для контроля уровня глюкозы, этот новый инструмент улучшит варианты лечения этого заболевания.
Теперь исследователи планируют изучить иммунный ответ на повторные инъекции и протестировать материал на других моделях животных.
Чилкоти и Лугинбуль также рассматривают дополнительные возможности применения системы с контролируемым высвобождением, например, доставку обезболивающих.
Чилкоти также сказал, что, поскольку препарат синтезируется внутри E. coli вместо клеток млекопитающих, его дешевле и быстрее производить, что делает его потенциальной мишенью для использования в развивающихся странах после коммерциализации.