211service.com
Smart insulin
Att upprätthålla strikt kontroll över blodsockernivåerna är en daglig utmaning för personer med diabetes: det kräver konstant övervakning och flera insulininjektioner varje dag. Nu bioteknikföretaget SmartCells , baserat i Beverly, MA, utvecklar ett läkemedel som kan göra det mesta av det tunga lyftet för att kontrollera diabetes. Det injicerbara läkemedlet, som kallas SmartInsulin, känner av höga glukosnivåer och dispenserar automatiskt insulin vid behov. När glukosnivåerna sjunker stabiliseras läkemedlet och fångar insulin tills nästa glukosnivå. Ett sådant läkemedel kan minska antalet insulininjektioner som krävs till en gång om dagen.
Smarta bilder: Ett nytt läkemedel som känner av glukosnivåer och levererar insulin vid behov kan minska antalet dagliga injektioner för patienter med diabetes. SmartInsulin fungerar via kompetitiv bindning, där insulin (orange linjer), fäst till en sockergrupp (orange hexagoner), binder med en sockerbindande molekyl (blå cirkel) i lösning. När glukos (blå hexagoner) i kroppen är hög, tävlar den med insulin om att binda till de sockerbindande molekylerna, tränger undan insulin och släpper ut det i blodomloppet vid behov.
Todd Zion , grundare och VD för SmartCells, säger att ett sådant självreglerande läkemedel också kan minska risken för hypoglykemi, en potentiell fara som associeras med aktuella diabetesterapier. Du kommer att upptäcka med alla personer som tar insulin [att] den farligaste risken är oavsiktlig överdos, eller att inte kunna förutsäga hur blodsockret kommer att svänga efter en måltid, säger Zion. Ur behandlingssynpunkt skulle detta [läkemedel] eliminera risken för farligt lågt blodsocker.
Normalt frisätter betaceller i bukspottkörteln hormonet insulin i blodomloppet som svar på höga glukosnivåer. Hormonet dämpar glukosnivåerna genom att hjälpa kroppens celler att absorbera det som bränsle. Vid diabetes försämras insulinproduktionen, vilket leder till onormalt höga nivåer av cirkulerande glukos. Det resulterar i allvarliga konsekvenser, inklusive dimsyn, förändringar i ämnesomsättningen och plötslig viktminskning.
Diabetespatienter tar för närvarande insulin via pennor och traditionella sprutor, som ger en enda dos av läkemedlet, eller via insulinpumpar, som ger kontinuerliga låga doser under hela dagen och kan leverera insulin under perioder då det inte behövs. SmartCells alternativ är att kemiskt modifiera insulin på ett sådant sätt att det aktiva hormonet frisätts endast i närvaro av en viss koncentration av glukos. Under den nivån förblir insulin bundet och olösligt tills nästa blodsockerhöjning.
Zion utvecklade tekniken samtidigt som han arbetade som doktorand i MIT:s Nanostructured Materials Lab, som leds av professor Jackie Ying. I sina experiment modifierade Zion insulin genom att kemiskt fästa det till en biologiskt nedbrytbar polymer som innehåller klibbiga sockergrupper. Han blandade det sedan i lösning med en sockerbindande molekyl, som i frånvaro av andra sockerarter omedelbart binder till sockergrupperna som är bundna till insulinet. När fler bindande molekyler tar tag i mer modifierat insulin bildas ett nätverk som håller insulinet på plats. När glukos tillsätts systemet, stöter det den insulinbundna klibbiga sockergruppen ur vägen och griper tag i den sockerbindande molekylen. Ju mer glukos det finns, desto mer insulin avges från nätverket och löses upp. Du kan se dessa partiklar krympa och insulinet kommer från dem, beroende på hur snabbt de angrips av socker från kroppen, säger Zion.
Företaget har testat läkemedlet på hundratals gnagare och har nyligen övergått till studier på grisar som inte producerar tillräckligt med insulin – modeller som kan likna mer diabetikermiljön hos människor. I experimenten injicerade forskarna läkemedlet i diabetiker och följde upp med injektioner av socker för att simulera en måltid. De spårade blodsockerkoncentrationer med kontinuerliga glukosmätare och noterade också mängden insulin som frigjordes som svar på ökad glukos. Hittills har Zions team observerat att läkemedlet kan känna av och anpassa sig till fluktuerande glukosnivåer och leverera insulin efter behov, vilket håller koncentrationerna stabila samtidigt som man undviker insulinöverdoser som kan leda till hypoglykemi. Gruppen planerar att jämföra tekniken med befintliga insulintillförselanordningar i framtiden.
Tanken på att ha insulin som svarar på glukos och att ta en injektion en gång varje dag, eller var tredje eller var fjärde dag, skulle vara ett underbart framsteg för diabetiker, säger Michael Sefton , professor i kemiteknik och tillämpad kemi vid University of Toronto. Detta skulle kunna göra det möjligt för dem att kontrollera blodsockret bättre och matcha leveransen av insulin till deras behov av insulin. Även om de initiala uppgifterna verkar lovande, säger Sefton, är det ännu inte klart om läkemedlet fungerar tillräckligt snabbt för att vara effektivt på människor.
Zion siktar på att påbörja kliniska prövningar inom de kommande två åren. Förra veckan fick SmartCells 1 miljon dollar för att finansiera säkerhets- och effektstudier i prekliniska djurförsök som en del av ett partnerskap med Juvenile Diabetes Research Foundation .
Innan de börjar kliniska prövningar måste forskarna se till att läkemedlet i huvudsak är idiotsäkert - det vill säga att det inte finns några molekylära signaler förutom glukos som i onödan kan släppa ut insulin i blodomloppet, säger Fredrik Schoen , professor i patologi och hälsovetenskap och teknologi vid Harvard Medical School. Man måste undvika utbrott av insulin, vilket kan vara farligt, säger Schoen. Det är ett spännande koncept och bör eftersträvas, men många frågor bör besvaras på vägen.