Insulina Addio in arrivo il Cerotto per Curare il Diabete Farmajet News

La patch cutanea senza dolore risponde ai livelli di zucchero per il trattamento del diabete di tipo 2

I ricercatori dell'Istituto Nazionale di Biomedica Imaging e Bioingegneria(NIBIB) del NIH hanno ideato una formula biochimica innovativa di composti mineralizzati che interagisce nel sangue per regolare la glicemia giorno per giorno. In uno studio proof-of-concept eseguito con topi, i ricercatori hanno dimostrato che il patch biochimicamente formulato di microneedoli solubili può rispondere alla chimica del sangue per gestire automaticamente il glucosio.

"Questo approccio sperimentale potrebbe essere un modo per sfruttare il fatto che le persone con diabete di tipo 2 possono ancora produrre un po 'di insulina", ha detto Richard Leapman, Ph.D., direttore scientifico NIBIB."Un'applicazione di patch con microaghi settimanale sarebbe anche meno complicata e dolorosa delle routine giornaliera che richiede frequenti esami del sangue."

Illustrazione concettuale del dispositivo microAghi per il trattamento del diabete di tipo 2. Chen lab, NIBIB.  

L'insulina è un ormone prodotto nel pancreas e secreto nel flusso sanguigno per regolare il glucosio in risposta all'assunzione di cibo.È necessario per spostare il glucosio dal flusso sanguigno in cellule in cui lo zucchero può essere convertito in energia o conservato.Nel diabete di tipo 1, di solito diagnosticato in bambini e giovani adulti, il corpo non produce affatto insulina.Il diabete di tipo 2, che può essere diagnosticato a qualsiasi età ma più comunemente da adulto, diminuisce progressivamente la capacità del corpo di produrre o utilizzare l'insulina. Non trattato, il diabete può provocare danni vascolari e nervosi in tutto il corpo, con effetti debilitanti su occhi, piedi, reni e cuore.

L'incidenza globale di tutti i tipi di diabete è di circa 285 milioni di persone, di cui il 90% ha il diabete di tipo 2.Molti richiedono una terapia insulinica che di solito viene somministrata per iniezione sotto la pelle in quantità calcolate in base al deficit di insulina prodotta naturalmente nel sangue.La terapia insulinica non è gestita bene nella metà dei casi.

Ricercatori di NIBIB guidati da Xiaoyuan (Shawn) Chen, ricercatore senior del Laboratorio di imaging molecolare e nanomedicina, stanno lavorando a un approccio terapeutico alternativo per regolare i livelli di zucchero nel sangue nel diabete di tipo 2 usando un cerotto indolore. In uno studio del 24 novembre 2017 pubblicato online su Nature Communications, il team ha applicato il trattamento ai topi per dimostrare la sua potenziale efficacia.La base del cerotto sperimentale è un materiale chiamato alginato, una sostanza naturale simile a una gomma estratta da alghe brune.Viene miscelato con agenti terapeutici e versato in una forma di microaghi per creare la patch."L'alginato è un materiale flessibile - è morbido, ma non troppo morbido", ha detto Chen."Deve essere in grado di colpire il derma e, anche se non è un materiale comunemente usato per gli aghi, sembra funzionare piuttosto bene in questo caso."La squadra di Chen ha infuso l'alginato con una formula di particelle biochimiche che stimola la produzione di insulina del corpo quando necessario e riduce la stimolazione quando viene raggiunta la normale concentrazione di zucchero nel sangue. Il sistema di consegna reattivo della patch può soddisfare il fabbisogno corporeo per giorni invece di esaurirsi tutto in una volta."Il diabete è una malattia molto grave e colpisce molte persone", ha detto Chen, spiegando che il suo gruppo fa parte di un Team di ricerca e sviluppo di farmaci con idee in competizione. "Tutti sono alla ricerca di una formula a lunga durata d'azione". 

Illustrazione per rappresentare la consegna exendin-4 reattiva al glucosio con una patch microneedle. A sinistra , livelli di glucosio (turchese) relativamente più bassi nel sangue inducono una leggera reazione chimica con i composti nel cerotto, che non è sufficiente per rilasciare l'exendina-4. A destra , quando la concentrazione di glucosio nel sangue aumenta, l'acidità nel sangue attiva il rapido rilascio di exendin-4 (rosa) per la regolazione del glucosio nel sangue. Il risultato è una versione exendin-4 intelligente, a lunga durata d'azione e su richiesta. Chen lab, NIBIB.

La formula di Chen mette due composti del farmaco - exendin-4 e glucosio ossidasi - in un cerotto. I due composti reagiscono con la chimica del sangue per innescare la secrezione di insulina.Ognuno è abbinato a una particella minerale fosfato, che stabilizza il composto fino a quando non è necessario.L'acidità che si verifica quando le concentrazioni di zucchero aumentano indebolisce il legame con il farmaco detenuto da uno, ma non dall'altro minerale.Exendin-4 è simile nel trucco genetico a una molecola che il corpo produce e secerne nell'intestino in risposta all'assunzione di cibo.Sebbene sia un po 'più debole della molecola presente in natura, il team ha scelto exendin-4 per la sua applicazione perché l'exendina-4 non si degrada nel flusso sanguigno per un'ora o più, quindi può avere un effetto duraturo dopo essere stato rilasciato.Tuttavia, può indurre nausea quando viene assorbito troppo. Per controllare la velocità con cui viene assorbito, i ricercatori hanno combinato exendin-4 con particelle minerali di fosfato di calcio, che lo stabilizzano fino a quando non si verifica un'altra reazione chimica. Quella reazione chimica è causata dal secondo composto del farmaco nella patch-glucosio ossidasi, che è contenuto nel suo tampone minerale di fosfato di rame.Chen ha spiegato che quando lo zucchero nel sangue è elevato oltre un punto preciso, innesca una reazione con fosfato di rame e glucosio ossidasi per produrre una leggera acidità, che provoca la liberazione di alcuni exendina-4 dal fosfato di calcio. L'aumento dei livelli di glucosio innesca il rilascio di exendin-4; ma exendin-4 quindi fa fluire l'insulina per ridurre il livello di glucosio, che rallenta e interrompe il rilascio di exendin-4. "Ecco perché lo chiamiamo reattivo, o intelligente, rilascio", ha detto Chen. "Gli approcci più attuali riguardano il rilascio costante.Il nostro approccio crea un'ondata di rilascio rapido quando necessario e rallenta o addirittura interrompe il rilascio quando il livello di glucosio è stabile. "I ricercatori hanno dimostrato che un cerotto su un quadrato di mezzo pollice conteneva farmaci sufficienti per controllare i livelli di zucchero nel sangue nei topi per una settimana. Per l'approccio da seguire come applicazione che le persone con diabete di tipo 2 possono utilizzare, il team dovrà eseguire test per trattare animali di maggiori dimensioni con una patch che contiene un composto proporzionalmente più terapeutico. Oltre alle sue dimensioni, il cerotto avrebbe bisogno di essere modificato per l'applicazione sulla pelle umana, probabilmente richiedendo aghi più lunghi."Avremmo bisogno di aumentare le dimensioni del cerotto e ottimizzare la lunghezza, la forma e la morfologia degli aghi", ha detto Chen."Inoltre, il cerotto deve essere compatibile con la vita quotidiana, ad esempio permettendo di fare la doccia o sudare".Chen è incoraggiato dal successo dei suoi esperimenti e da rapporti di ricerca di progressi costanti da parte di altri sviluppatori sperimentali di patch di microaghi. Ad esempio, altri hanno completato primi studi sull'uomo con dispositivi patch microaghi che contengono insulina e che andrebbero a beneficio delle persone con diabete di tipo 1 e di tipo 2.Spera che ci saranno lezioni dallo sviluppo di quei dispositivi che possono essere applicati alla patch microaghi testata dal suo team in questo studio.

Patch di Microneedle-array caricati con particelle di proteina/peptidi mineralizzate doppie per la terapia del diabete di tipo 2. Chen W, Tian R, Xu C, Yung BC, Wang G, Liu Y, Ni Q, Zhang F, Zhou Z, Wang J, Niu G, Ma Y, Fu L, Chen X. Nat Comun.2017 24 novembre.