Инженеры MIT надеются улучшить лечение больных диабетом с новым типом спроектированного инсулина. В тестах у мышей исследователи показали, что их измененный инсулин может циркулировать в кровотоке в течение по крайней мере 10 часов, и что это быстро отвечает на изменения в уровнях сахара в крови. Это могло избавить от необходимости пациентов неоднократно контролировать их уровни сахара в крови и вводить инсулин в течение дня.
«Реальная проблема получает правильное количество инсулина, доступного, когда Вам нужен он, потому что, если у Вас есть слишком мало инсулина, Ваш сахар в крови повышается, и если у Вас есть слишком много, это может пойти опасно низко», говорит Дэниел Андерсон, Адъюнкт-профессор Сэмюэля А. Голдблита в Отделе MIT Химического машиностроения, и член Института Коха MIT Интегральных Исследований рака и Института Медицинской Разработки и Науки. «В настоящее время доступный акт инсулинов, независимый от уровней сахара в пациенте».Андерсон и Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в MIT, являются ведущими авторами статьи, описывающей спроектированный инсулин на Слушаниях этой недели Национальной академии наук. Ведущие авторы газеты – Повешенный-Chieh (Данни) Чоу, бывший postdoc Мэтью Веббер и postdoc Бенджамин Тан. Другие авторы – технические помощники Эми Лин и Лэвэнья Тэпа, Дэвид Дэн, Джонатан Труонг и Абель Кортинас.
Отзывчивый глюкозой инсулинПациенты с диабетом Типа I испытывают недостаток в инсулине, который обычно производится поджелудочной железой и регулирует метаболизм стимулирующей мышцей и жировой тканью, чтобы поглотить глюкозу от кровотока. Инъекции инсулина, которые формируют основу из лечения больных диабетом, могут быть развернуты по-разному.
Некоторые люди принимают измененную форму, названную инсулином длительного действия, который остается в кровотоке в течение максимум 24 часов, гарантировать там всегда немного присутствует при необходимости. Другие пациенты вычисляют, сколько они должны ввести на основе того, сколько калорий они потребляют или сколько сахара присутствует в их крови.Команды MIT намереваются создавать новую форму инсулина, который не только циркулировал бы в течение долгого времени, но будет активирован только при необходимости – то есть, когда уровни сахара в крови слишком высоки.
Это препятствовало бы тому, чтобы уровни сахара в крови пациентов стали опасно низкими, условие, известное как гипогликемия, которая может вести, чтобы потрясти и даже смерть.Чтобы создать этот отзывчивый глюкозой инсулин, исследователи сначала добавили гидрофобную молекулу, названную алифатической областью, которая является длинной цепью жирных молекул, свисающих с молекулы инсулина.
Это помогает инсулину циркулировать в кровотоке дольше, хотя исследователи еще не знают точно, почему это. Одна теория состоит в том, что жирный хвост может связать с альбумином, белок, найденный в кровотоке, изолировав инсулин и препятствуя тому, чтобы он заперся на сахарные молекулы.Исследователи также приложили химическую группу под названием PBA, который может обратимо связать с глюкозой.
Когда уровни глюкозы крови высоки, сахар связывает с инсулином и активирует его, позволяя инсулину стимулировать клетки, чтобы поглотить избыточный сахар.Исследовательская группа создала четыре варианта спроектированной молекулы, каждый из которых содержал молекулу PBA с различной химической модификацией, такой как атом фтора и азота.
Они тогда проверили эти варианты, наряду с обычным инсулином и инсулином длительного действия, у мышей, спроектированных, чтобы иметь дефицит инсулина.Чтобы сравнить каждый тип инсулина, исследователи имели размеры, как уровни сахара в крови мышей ответили на скачки глюкозы каждые несколько часов в течение 10 часов.
Они нашли, что спроектированный инсулин, содержащий PBA с фтором, работал лучшее: Мыши, которые получили ту форму инсулина, показали самый быстрый ответ на шипы глюкозы крови.«Измененный инсулин смог дать более соответствующий контроль сахара в крови, чем неизмененный инсулин или инсулин длительного действия», говорит Андерсон.
Новая молекула представляет значительный концептуальный прогресс, который мог помочь ученым осознать старую десятилетиями цель лучшего диабета управления с отзывчивым глюкозой инсулином, говорит Майкл Вайс, преподаватель биохимии и медицины в Западном резервном университете Кейза.«Это был бы захватывающий дух прогресс в лечении диабета, если технология Anderson/Langer могла бы достигнуть перевода этой идеи в обычное лечение диабета», говорит Вайс, который не был частью исследовательской группы.
Новая альтернативаПредоставление этого типа инсулина один раз в день вместо инсулина длительного действия могло предложить пациентам лучшую альтернативу, которая уменьшает их колебание сахара в крови, которое может вызвать проблемы со здоровьем, когда они продолжают в течение многих лет и десятилетий, говорит Андерсон. Исследователи теперь планируют проверить этот тип инсулина в других моделях животных и также продолжают работать, щипая химический состав инсулина, чтобы сделать его еще более отзывчивым к уровням глюкозы крови.«Мы продолжаем думать о том, как мы могли бы далее настроить это, чтобы дать улучшенную работу, таким образом, это еще более безопасно и более эффективно», говорит Андерсон.
Исследование финансировалось Благотворительным трастом Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли, Семейным Фондом Tayebati, Национальными Институтами Здоровья и Юным Исследовательский фондом Диабета.