Використовуючи мишей, мінісвиней і зразки людської шкіри, вирощені в лабораторних умовах, вчені продемонстрували місцеве застосування інсуліну – досягнення, яке довгий час вважалося неможливим через великий розмір молекул інсуліну та їх сильне тяжіння до води, що перешкоджає їх проникненню через зовні.
Дослідження опубліковано у журналі Nature.
«Проникний для шкіри полімер може забезпечити неінвазивне трансдермальне доставляння інсуліну», – пише група вчених під керівництвом Чжецзянського університету в Китаї, – «звільнивши пацієнтів з діабетом від підшкірних ін'єкцій і потенційно сприяючи зручному для пацієнтів застосуванню інших терапевтичних засобів на основі білків та пептидів за допомогою трансдермального доставляння.»
Введення ліків через шкіру має безліч переваг. Це легко зробити вдома, це безболісно та забезпечує контрольоване, м'яке вивільнення в організм. Однак шкіра за своєю природою є бар'єром, який допомагає захистити ваш організм від шкідливих речовин. Її зовнішній бар'єр, роговий шар, складається з декількох шарів відмерлих клітин шкіри, склеєних жирами та оліями, або ліпідами.
Препарати місцевого застосування обходять захисні механізми шкіри; вони складаються з невеликих молекул, які легко проникають крізь шкіру, здатні взаємодіяти з ліпідами, з якими стикаються.
Інсулін – гормон, що регулює рівень глюкози, – не має жодної з цих властивостей. Молекули мають більший розмір та водолюбну (гідрофільну) оболонку, що робить їх хімічно несумісними зі шкірними жирами. Замість ковзати крізь них вони відскакують від них.
Це звучить непроникно, але дослідники припустили, що інша властивість шкіри може сприяти проникненню інсуліну: її кислотність. Шкіра має природний градієнт pH, починаючи з трохи кислого на поверхні й поступово наближаючись до нейтрального в глибших шарах.
Дослідники розпочали розробку системи доставляння, яка б взаємодіяла з цим градієнтом, щоб інсулін був «плюс один» в ексклюзивному клубі для тіла.
Результат заснований на полімері полі[2-(N-оксид-N,N-диметиламіно)етилметакрилат], або OP, властивості якого змінюються при зміні рівня pH. Біосумісність була доведена у попередніх дослідженнях.
На поверхні шкіри ОП має позитивний заряд, що дозволяє йому прикріплюватися до ліпідів шкіри. Однак при нейтральному pH він втрачає заряд і відщеплює ліпіди, після чого проникає через бар'єр в організм.
Зв'язування інсуліну з полімером OP у вигляді кон'югату, званого OP-1, дозволяє найважливішому гормональному препарату проскочити автостопом.
Звучить добре теоретично, чи не так? Що ж, на практиці це звучить ще краще. У моделях шкіри людини та у мишей з діабетом OP-I продемонстрував вищу ефективність у перенесенні інсуліну через шкіру, ніж інсулін у чистому вигляді або інсулін у поєднанні з іншим полімером - PEG, для контролю. PEG широко використовується у різних фармацевтичних додатках.
У мишей лікування нормалізувало концентрацію глюкози в крові протягом години, що за ефективністю можна порівняти з ін'єкціями інсуліну. Потім рівень залишався стабільним протягом 12 годин.
Наступним етапом стали мінісвині з діабетом, які біологічно ближчі до людей, ніж миші. Ефекти були порівнянними. Рівень глюкози в крові свиней знизився до норми протягом двох годин і залишався стабільним протягом 12 годин.
Потрапляючи в організм, OP-I накопичується в ключових тканинах, що регулюють рівень глюкози, включаючи печінку, жирову тканину та скелетні м'язи, де клітини поглинають кон'югат та вивільняють інсулін. OP-I активує інсулінові рецептори та посилює засвоєння й метаболізм глюкози, подібно до ін'єкційного інсуліну.
Можливо, найголовніше, що це відбувається триваліше, ніж при ін'єкційному інсуліні, що забезпечує більш плавний та тривалий ефект.
Дослідники не виявили ознак запалення, що дозволяє припустити, що лікування може викликати мінімальні, якщо взагалі викликати побічні ефекти, хоча для повної впевненості в цьому потрібно дочекатися більш точних досліджень на людях.
Проте, отримані результати можуть означати, що часті ін'єкції інсуліну колись відійдуть у минуле. І ця система може працювати з іншими препаратами.
"Кон'югація OP, - пишуть дослідники, - універсальна для трансдермального доставляння біомакромолекул, таких як пептиди, білки й нуклеїнові кислоти, і має широке терапевтичне застосування, що вимагає подальшого вивчення в майбутніх дослідженнях".
