Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали наночастицы инсулина, которые в один прекрасный день могут стать основой для пероральной медицины и альтернативой инъекциям инсулина для больных сахарным диабетом. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nanoscale в ноябре прошлого года.
В доклиническом исследовании сингапурская команда NTU кормила крыс инсулиносодержащими наночастицами и обнаружила, что инсулин увеличивается в их крови через несколько минут.
Инсулинотерапия часто является важной частью лечения диабета, метаболического заболевания, которое поражает 422 миллиона человек во всем мире. В Сингапуре число диабетиков, как ожидается, вырастет до 1 миллиона — почти пятой части населения — в 2050 году.
Пероральная доставка инсулина была бы предпочтительнее инсулиновых уколов для пациентов, потому что она вызывает меньше боли, чем уколы, и, таким образом, может привести к улучшению состояния пациента. Но пероральная дозировка остается проблемой. Поскольку инсулин — это белок, он расщепляется в желудочно-кишечном тракте еще до того, как попадает в кровоток для регулирования уровня глюкозы в крови.
Чтобы преодолеть эту проблему, междисциплинарная команда, состоящая из ученых из школы материаловедения и инженерии НТУ и Школы медицины ли Конг Чиан (LKCMedicine), разработала наночастицу, загруженную инсулином в ядре, а затем покрытую чередующимися слоями инсулина и хитозана, натурального сахара. Дозирование достигается путем регулирования количества слоев в наночастице.
В ходе лабораторных экспериментов с использованием клеточных культур и моделей крыс команда под руководством главного научного сотрудника НТУ д-ра Хуан Иньина, адъюнкт-профессора Юсуфа Али и бывшего профессора НТУ Суббу Венкатрамана продемонстрировала, что эта наночастица с послойным покрытием стабильна, когда она проходит через желудок в тонкую кишку с минимальным высвобождением инсулина, и способна проходить через стенки кишечника в кровоток. Разработанная НТУ наночастица перорального инсулина более точно имитирует путь, по которому природный инсулин поступает в кровоток из печени, важного органа для контроля уровня глюкозы в крови. Каждая из этих наночастиц имеет размер около 200 Нм — по меньшей мере в 1000 раз меньше пыльцевого зерна. Инсулин сначала загружается в липосому, крошечную сферу в ядре наночастицы. Затем липосома покрывается 11 чередующимися слоями инсулина и хитозана с тремя различными молекулярными массами, что позволяет загружать больше инсулина. Когда наночастица инсулина попадает в кислую среду желудка, ее слои начинают отталкиваться друг от друга, что приводит к медленному высвобождению инсулина из самого внешнего слоя и ведет внутрь.
После того как наночастицы были оставлены в жидкости, имитирующей среду желудка, группа обнаружила, что 6% инсулина из наночастицы высвобождается в течение одного часа, а 94% остается инкапсулированным. Требуется около часа, чтобы пища прошла через желудок и попала в тонкий кишечник, который имеет менее суровую окружающую среду. Ученые также проверили скорость, с которой наночастицы инсулина всасываются и очищаются в кровотоке крыс. У крыс, которых перорально кормили наночастицами инсулина, концентрация инсулина в крови достигала 30-минутной отметки и полностью устранялась через четыре часа.
Доктор Хуан Иньин из школы материаловедения и инженерии НТУ, соавтор исследования, сказал: «Усилия по разработке пероральных инсулиновых продуктов не увенчались большим успехом, потому что эти продукты либо связаны с риском для безопасности, либо требуют частых дозировок из-за способности препарата содержать только небольшое количество инсулина. Испытания разработанной нами наночастицы инсулина на крысах показали, что она может переносить достаточно большое количество инсулина для достижения желаемого терапевтического эффекта и в то же время достаточно мала, чтобы проходить через стенки кишечника в кровоток. Это указывает на его потенциальное применение для пероральной доставки инсулина людям. Мы полагаем, что та же концепция может быть полезна и для других белковых препаратов, которые обычно приходится вводить».
