Un team di ricerca di Stanford ha sviluppato un modo per aumentare l’efficacia delle iniezioni di insulina che le persone con diabete usano abitualmente per controllare la glicemia.
Guidato dallo scienziato Eric Appel, l’avanzamento della ricerca potrebbe consentire ai pazienti diabetici di utilizzare una soluzione a doppia azione che contiene insulina in combinazione con un farmaco basato su un secondo ormone, noto come amilina. L’amilina svolge un ruolo sinergico con l’insulina per controllare i livelli di zucchero nel sangue dopo aver consumato un pasto, in un modo che è più efficace dell’insulina da sola e imita ciò che accade naturalmente con un pasto.
Il farmaco a base di amilina è già disponibile in commercio, ma si stima che meno dell’1 percento dei pazienti con diabete che assumono terapia insulinica segua anche questo trattamento complementare perché i due ormoni – che lavorano insieme perfettamente nel corpo – sono troppo instabili per coesistere nella stessa siringa. “Fare quella seconda iniezione dopo l’ insulina è una vera barriera per la maggior parte dei pazienti. La nostra formulazione consentirebbe di somministrati insieme in una singola iniezione l’insulina e l’amilina o in una pompa per insulina”, ha detto Appel, autore senior di un documento pubblicato l’11 maggio in Nature Biomedical Engineering
La nuova tecnica prevede un rivestimento protettivo che avvolge le molecole di insulina e amilina e, per la prima volta, consente loro di coesistere in una singola iniezione. “Questo rivestimento si dissolve nel flusso sanguigno, consentendo a questi due importanti ormoni di lavorare insieme in un modo che imita il loro funzionamento negli individui sani”, ha detto Appel.
Finora, i ricercatori hanno testato la stabilità dell’involucro in laboratorio e fatto esperimenti preliminari per vedere come “la loro iniezione due in uno” funziona in un modello preclinico più avanzato: i maiali diabetici. Tuttavia, poiché entrambi i farmaci sono già sul mercato e la formulazione a doppia farmaco è stata testata in modelli avanzati, Appel ha affermato che il team deve solo dimostrare che la loro tecnica non è tossica negli esseri umani per avviare sperimentazioni nelle persone.
Appel e i suoi collaboratori sperano che un giorno questo approccio possa aumentare drasticamente l’uso di amilina e portare a una migliore gestione del glucosio per circa 450 milioni di persone in tutto il mondo con diabete giovanile (tipo 1) o diabete ad insorgenza adulta (tipo 2).
“Sebbene pochi pazienti con diabete attualmente assumano il farmaco a base di amilina dopo la loro iniezione di insulina, quelli che la usano sperimentano profondi benefici”, ha detto Appel. I dati clinici passati mostrano che i pazienti che assumono entrambi dimagriscono e hanno un migliore controllo della glicemia. Una migliore gestione del diabete può ridurre il rischio di gravi complicazioni di salute, come insufficienza renale, cecità, malattie cardiache e amputazioni, che incombono su chiunque abbia il diabete. Se l’approccio del wrapper renderà possibile combinare insulina e amilina in una dose, ciò potrebbe offrire ai pazienti con diabete un modo conveniente per imitare la loro secrezione naturale nel corpo umano. Nei non diabetici, l’amilina viene secreta dalle stesse cellule del pancreas che producono insulina. L’insulina migliora l’assorbimento di zucchero da parte delle cellule, rimuovendolo dal flusso sanguigno. Da parte sua, l’amilina fa tre cose per controllare la glicemia. Innanzitutto, impedisce a un altro ormone, il glucagone, di dire al corpo di rilasciare zucchero aggiuntivo che è stato immagazzinato nel fegato. In secondo luogo, produce un senso di “pienezza” durante i pasti che riduce l’assunzione di cibo. In terzo luogo, rallenta effettivamente l’assunzione di cibo da parte del corpo, riducendo il picco tipico di zucchero nel sangue dopo un pasto. Tutti e tre sono un vantaggio per la cura del diabete.
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Per rendere possibile l’associazione di insulina e amilina in una siringa, i ricercatori hanno sviluppato un involucro molecolare a base di polietilenglicole o PEG, una sostanza chimica non tossica comune utilizzata in tutto, dai cosmetici ai lassativi. Il team di Stanford ha utilizzato un nuovo tipo di PEG che ha una sorta di velcro molecolare all’estremità, chiamato cucurbituril-PEG o CB-PEG. Le capacità simili al velcro del CB-PEG gli consentono di legarsi in modo reversibile sia all’insulina che all’amilina separatamente, proteggendo le parti instabili di ciascuna molecola dalla rottura. Una volta iniettati nel corpo, tuttavia, i farmaci si staccano dal CB-PEG e sono liberi di agire senza ostacoli. “CB-PEG è un’entità chimica completamente nuova“, ha detto Appel. Nei test di laboratorio per la stabilità, i ricercatori hanno riscaldato l’insulina avvolta e non imballata alla normale temperatura corporea e l’hanno scossa, un processo noto come invecchiamento stressato. Hanno scoperto che l’insulina non protetta era stabile per solo 10 ore nella provetta, ma l’insulina “PEGilata” era ancora completamente attiva 100 ore dopo. Senza l’involucro, la combinazione a doppia farmaco fallisce in sole 3 ore. Più impressionante, tuttavia, è che la co-formulazione di insulina PEGilata e amilina è rimasta stabile per almeno 100 ore, il che potrebbe essere una durata di conservazione abbastanza lunga da significare che la combinazione potrebbe essere erogata dalle pompe di insulina.
Negli studi sugli animali, i ricercatori hanno visto una significativa sovrapposizione dell’attività della formulazione a doppia farmaco, una scoperta importante che indica che l’approccio imita da vicino ciò che accade in un corpo sano – inclusa una soppressione quasi totale del glucagone, l’ormone che dice al fegato per rilasciare zucchero immagazzinato, anche se la persona ha appena consumato un pasto.
“Siamo a dir poco entusiasti dei nostri risultati “, ha detto Appel che ha già richiesto un brevetto sulla tecnologia.
