Ein einfacheres Rezept

Ein einfacheres Leben. (April 2019).

Anonim

Typ-I-Diabetes-Patienten injizieren typischerweise mehrmals täglich Insulin, ein schmerzhafter Prozess, der die Lebensqualität verringert. Injizierbare Medikamente sind auch mit Noncompliance assoziiert, was zu langfristigen Komplikationen für Patienten mit chronischen Erkrankungen und dramatischen Erhöhungen der Gesundheitskosten führen kann.

Was hält Ärzte davon ab, eine viel einfachere Lösung wie eine Insulinpille zu verschreiben? Unsere eigenen Verdauungssysteme sind daran schuld - denn in diesem Fall funktionieren sie zu gut für ihr eigenes Wohl.

"Unsere Körper sehen alle Proteine, die wir als Nahrung zu sich nehmen, auch wenn es sich um ein therapeutisches Protein wie Insulin handelt. Proteine, die in den Magen gelangen, werden in einzelne Aminosäuren verdaut und verlieren ihre beabsichtigte therapeutische Funktion", erklärt Katie Whitehead, Assistenzprofessor für Chemie Maschinenbau an der Carnegie Mellon University.

Selbst wenn die Droge irgendwie in der Lage wäre, den Weg in den Dünndarm zu finden, ohne verdaut zu werden, wäre unser Körper immer noch nicht in der Lage, ihn aufzunehmen. Große Proteindrogen durchdringen nicht die Darmschleimhaut, was bedeutet, dass es unmöglich ist, dass das Medikament in den Blutkreislauf gelangt und im Körper zu arbeiten beginnt.

Whitehead sah diese Herausforderung bei der Medikamentenabgabe als eine Gelegenheit, sich mit seinem Kollegen Alan Russell, Professor und Direktor des Disruptive Health Technology Institute, zusammenzuschließen. Mit Whiteheads Hintergrund in Drug-Delivery-Systemen und Russells Expertise im Polymer-basierten Protein-Engineering entwickelte das Team eine neuartige Lösung. Ihre Forschung wurde kürzlich im Journal of Controlled Release veröffentlicht.

Mit einer Technik namens Atomtransfer Radical Polymerization (ATRP), die von Professor Krzysztof Matyjaszewski an der Carnegie Mellon entwickelt wurde, entwickelte das Team ein verpacktes Protein, das verdauungsähnliche Bedingungen überlebt und in einem Zellkulturmodell leicht über die Darmbarriere transportiert werden kann. Das in dieser Studie verwendete Protein diente als Modell für therapeutische Arzneimittel wie Insulin.

ATRP erlaubte es Russell, ein Polymer an das Modellprotein zu binden. Einmal befestigt, wirkte dieses Polymer als Schutz gegen Verdauungsenzyme im Magen.

"Unser Team hatte ein Polymer entwickelt, das sehr stabil ist, genug, um in Salzsäure zu überleben", sagt Russell. "Wir waren zuversichtlich, dass wir dieses Polymer verwenden können, um das Modellprotein vor dem Magen zu schützen, aber die zweite Herausforderung bestand darin, das Modellprotein selektiv durch die Darmwand zu bewegen."

Um diese Herausforderung anzugehen, identifizierte Whitehead eine chemische Struktur namens Phenylpiperazin, die die Durchlässigkeit des Darms erhöht. Durch Umgeben des Proteins in einem Polymer, das aus Phenylpiperazin hergestellt wurde, passierte das Modellprotein leicht Darmbarrieren. Bemerkenswerterweise erhöhte das Forschungsteam den Transport des Modellproteins, ohne den Transport anderer schädlicher Verbindungen, wie Abfallprodukte, über den Darm zu erhöhen.

"Wir sind begeistert von dieser Forschung, weil wir gezeigt haben, dass die Polymerkonjugation für die orale Proteinzufuhr genutzt werden kann. Diese Erkenntnisse werfen viele weitere Fragen auf, denen wir uns stellen wollen, wie die Polymerstruktur und -architektur den Transportprozess beeinflusst sowie, ob diese Ergebnisse in vivo übertragen werden ", sagt Whitehead.

Dieses Projekt wird von den Forschern als wichtiger einleitender Schritt in ihrer Forschung zur Entwicklung von oralen Medikamentenverabreichungssystemen angesehen, die klinisch getestet und eingesetzt werden können.

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