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不想打针?PNAS发表妙招:科学家研发出“口服型胰岛素”

2018/06/30 来源:生物探索
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导读
面对慢性病,吃药还是打针?多数患者倾向于选择前者。但是对于数千万的1型糖尿病患者而言,长期注射胰岛素并配合血糖监控是必须的治疗手段。现在,科学家们想出一个口服给药的妙招,可以极大程度地改变糖尿病患者控制血糖水平的传统方式。


Oral delivery method could dramatically transform the way in which diabetics keep their blood sugar levels in check. Credit: Harvard SEAS

通过皮下注射或胰岛素泵实现的胰岛素疗法通常能够控制大多数糖尿病患者的血糖水平。但是,很多患者因为疼痛、害怕针头或者日常生活的局限而无法坚持按时注射,这容易引发血糖控制不良,从而导致严重的并发症。

“口服胰岛素”不仅能够改善全球四千万1型糖尿病患者的生活质量,而且还能减轻因未能及时注射而带来的风险。但是,因为胰岛素蛋白在胃酸环境中容易失活,且很难被肠道吸收,所以找到一种口服胰岛素的方法很难。

6月25日,《PNAS》期刊发表了一篇题为“Ionic liquids for oral insulin delivery”的文章,揭示了一种可能:来自于哈佛John A. Paulson工程和应用科学学院(SEAS)的科学家们开发出一种包裹胰岛素的“药丸”,可以绕开注射实现口服给药。

https://doi.org/10.1073/pnas.1722338115

口服胶囊,克服重重难关

文章作者、SEAS的生物工程学家Samir Mitragotri带领团队研发出一种带有耐酸肠衣的胶囊——胶囊内是一种由胆碱(choline)、香叶酸(geranic acid)组成的离子溶液(Ionic liquids),而胰岛素就在其中。

通过将“胰岛素-离子液体配方”(insulin-ionic liquid)封装在肠衣中,研究团队克服了第一个障碍,即抵抗胃酸对胰岛素的降解作用。这一聚合物“外衣”会在小肠(碱性环境)中溶解,释放出携带胰岛素的液体。

“当一个蛋白质分子(例如胰岛素)进入小肠,会刺激到很多负责降解蛋白的酶。”文章一作、助理教授Amrita Banerjee表示,“但是,离子液体的存在能够维持胰岛素的稳定性。”

胆碱-香叶酸的配方可以克服最后两个难关,即肠壁黏液层和肠壁紧密的细胞结合(胰岛素等大分子药物无法通过这两个屏障)。


图片来源;Pixabay

口服胰岛素的潜力

口服胰岛素更接近于健康个体胰腺分泌胰岛素到肝脏的天然方式,可以减轻长期注射的副作用。目前,全球不少实验室正在尝试各种方法来克服“口服”的挑战,包括:重新设计胰岛素分子、为胰岛素涂上保护层聚合物、引入添加剂抑制酶的分解或者增强吸收。然而,这一领域依然没有实质性突破。

佐治亚理工学院化学和生物分子工程学教授、J. Erskine Love Jr.主席Mark Prausnitz对这一最新研究给出评价,他说:“通过口服而不是注射获得蛋白质类药物一直是一个难题。现在,这项研究给出了可能,证实口服胰岛素和离子液体结合的效果喜人,与常规注射一样。

Samir Mitragotri团队开发的“药丸”具有生物相容性、易于生产,且可以在室温下稳定保存两个月,比市面上的一些注射胰岛素产品的保存期要长。这一包含胰岛素的离子液体可以“一步式”完成,这意味着它容易扩大至工艺生产,且便于控制成本。

Samir Mitragotri计划开展更大规模的动物实验,以及长期的毒理学和生物药效率(bioavailability)研究。

研究团队很乐观,他们认为如果一切进展顺利,进入临床试验更容易获得批准,因为使用的离子液体中的关键成分——胆碱(FDA已经制定了胆碱的每日推荐剂量)和香叶酸(是豆蔻、柠檬草等植物中的天然产物,被广泛作用食品添加剂使用)——已被认为是安全的。此外,研究人员认为,这一策略同样适用于其他蛋白的口服传递。

责编:艾曼

参考资料:

Delivering insulin in a pill—Technique could replace daily injections for diabetics

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