Neue Pille kann Insulin durch den Magen abgeben

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Ein MIT-geführtes Forschungsteam hat ein Medikament entwickelt, mit dem orale Insulindosen verabreicht werden können, wodurch die Injektionen, die sich Menschen mit 1-Diabetes täglich selbst geben müssen, möglicherweise ersetzt werden.

Die Kapsel ist etwa so groß wie eine Heidelbeere und enthält eine kleine Nadel aus komprimiertem Insulin, die injiziert wird, nachdem die Kapsel den Magen erreicht hat. In Tierversuchen zeigten die Forscher, dass sie ausreichend Insulin liefern können, um den Blutzuckerspiegel zu senken, der mit jenen der Injektionen durch die Haut vergleichbar ist. Sie zeigen auch, dass das Gerät zur Abgabe anderer Proteinarzneimittel angepasst werden kann.

"Wir hoffen wirklich, dass diese neue Kapselart durch Infusion verabreicht werden kann", sagt Robert Langer, Professor am David H. Koch-Institut, Mitglied des MIT Koch-Institut für integrative Krebsforschung und einer der führenden Autoren der Studie.

Giovanni Traverso, Assistenzprofessor am Brigham and Women's Hospital der Harvard Medical School, und Gastwissenschaftler an der MIT-Abteilung für Maschinenbau, ist auch ein leitender Autor der Studie. Der erste Autor der Zeitung, die im Februar erscheint. 2019-Ausgabe von Wissenschaft, ist MIT Abiturient Alex Abramson. Zum Forschungsteam gehören auch Wissenschaftler des Pharmakonzerns Novo Nordisk.

Selbstorientierung

Vor einigen Jahren entwickelten Traverso, Langer und ihre Kollegen eine Vielzahl kleiner Partikel, mit denen Drogen in den Magen gespritzt werden konnten. Bei der neuen Kapsel haben die Forscher das Design auf nur eine Nadel geändert, so dass sie es vermeiden müssen, Medikamente in das Innere des Magens zu injizieren, wo sie vor der Wirkung von Magensäure abgebaut werden.

Die Nadelspitze besteht aus fast 100 Prozent komprimiertem, gefriergetrocknetem Insulin nach dem gleichen Verfahren. Der Schaft der Nadel, der nicht die Magenwand ist, besteht aus einem anderen biologisch abbaubaren Material.

In der Kapsel ist die Nadel an einer zusammengedrückten Feder befestigt, die durch eine Scheibe aus Zucker an Ort und Stelle gehalten wird. Wenn die Kapsel verschluckt wird, löst Wasser im Magen die Zuckerscheibe auf, löst die Feder aus und injiziert die Nadel in die Magenwand.

Die Magenwand hat keine Schmerzrezeptoren, daher glauben die Forscher, dass Patienten die Injektion nicht fühlen könnten. Um sicherzustellen, dass das Medikament in die Magenwand injiziert wird, haben die Forscher ihr System so konzipiert, dass sie die Kapsel im Magen verwenden können. Möglicherweise befindet sich die Nadel in Kontakt mit der Auskleidung des Magens.

"Traverso sagt:" Sobald Sie es nehmen, möchten Sie, dass sich das System selbsttätig macht, damit Sie den Kontakt mit dem Gewebe sicherstellen können ", sagt Traverso.

Die Forscher ließen sich inspirieren für die Selbstorientierung einer Schildkröte, die als Leopardenschildkröte bekannt ist. Diese Schildkröte, die in Afrika zu finden ist, hat eine Schale mit einer hohen, steilen Kuppel, die es ihnen ermöglicht, sich zu drehen. Die Forscher verwendeten Computermodelle, um eine Variante dieser Form für ihre Kapsel zu entwickeln, die es ihr erlaubt, sich selbst in der dynamischen Umgebung des Magens neu zu orientieren.

"Wichtig ist, dass die Nadel bei der Injektion Kontakt mit dem Gewebe hat", sagt Abramson. "Auch wenn sich eine Person um den Magen bewegen sollte, würde das Gerät sich nicht von seiner bevorzugten Ausrichtung bewegen."

Sobald die Nadelspitze in die Magenwand injiziert wird, löst sich das Insulin mit einer Geschwindigkeit auf, die von den Forschern bei der Vorbereitung der Kapsel kontrolliert werden kann. In dieser Studie dauerte es etwa eine Stunde, bis das gesamte Insulin vollständig in den Blutstrom abgegeben wurde.

Einfacher für Patienten

In Tests an Schweinen zeigten die Forscher, dass sie 300-Mikrogramm Insulin erfolgreich verabreichen konnten. Vor kurzem konnten sie die Dosis auf 5-Milligramm erhöhen, was mit der Menge vergleichbar ist, die ein Patient mit Diabetes vom Typ 1 zur Injektion benötigen würde.

Nachdem die Kapsel ihren Inhalt freigegeben hat, kann sie das Verdauungssystem harmlos passieren. Die Forscher fanden keine nachteiligen Auswirkungen der Kapsel, die aus biologisch abbaubaren Polymeren und Edelstahlkomponenten besteht.

Maria José Alonso, Professorin für Biopharmazie und pharmazeutische Technologie an der Universität von Santiago de Compostela in Spanien, bezeichnet die neue Kapsel als "radikal neue Technologie", von der viele Patienten profitieren könnten.

"Wir sprechen nicht über inkrementelle Verbesserungen der Insulinabsorption, wie dies die meisten Forscher bisher getan haben. Dies ist bei weitem die realistischste und wirkungsvollste bahnbrechende Technologie, die bisher für die orale Peptidabgabe veröffentlicht wurde ", sagt Alonso, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Das MIT-Team arbeitet nun weiterhin mit Novo Nordisk zusammen, um die Technologie weiterzuentwickeln und den Herstellungsprozess für die Kapseln zu optimieren. Sie glauben, dass diese Art von immunsuppressiver Therapie für jeden anderen Grund nützlich sein kann, wie z. B. eine immunsuppressive Therapie oder rheumatoide Arthritis oder eine entzündliche Darmerkrankung. Es kann auch für Nukleinsäuren wie DNA und RNA funktionieren.

"Unsere Motivation ist es, Patienten die Einnahme von Medikamenten zu erleichtern, insbesondere von Medikamenten, die eine Injektion erfordern", sagt Traverso. "Der Klassiker ist Insulin, aber es gibt viele andere."

Die Forschung wird von Novo Nordisk, den National Institutes of Health, dem Graduate Research Fellowship der National Science Foundation, dem Brigham and Women's Hospital, dem Viking Olaf Bjork Research Stipendium und dem MIT Undergraduate Research Opportunities Program finanziert.

Weitere Autoren der Zeitung sind Ester Caffarel-Salvador, Minsoo Khang, David Dellal, David Silverstein, Yuan Gao, Morten Revsgaard Frederiksen, Andreas Vegge, Frantisek Hubalek, Jorrit Water, Anders Friderichsen, Johannes Fels, Rikke Kaae Kirk, Cody Cleveland, Joy Collins, Siddhartha Tamang, Alison Hayward, Tomas Landh, Stephen Buckley, Niclas Roxhed und Ulrik Rahbek.

Geschichte Quelle:

Materialbedarf Zur Verfügung gestellt von Massachusetts Institute of Technology. Original von Anne Trafton geschrieben. Hinweis: Der Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.