研究人员开发了一种新的用于糖尿病血糖管理的

- 编辑:大众自然网 -

研究人员开发了一种新的用于糖尿病血糖管理的

斯坦福大学的研究人员正在开发一种新的胰岛素制剂,它在注射后几乎立即生效,其效力可能是目前商业上的速效胰岛素制剂的四倍。

研究人员将注意力集中在所谓的单分子胰岛素上,根据理论,它的分子结构使它比其他形式的胰岛素反应更快。问题是单体胰岛素太不稳定,不适合实际应用。因此,为了实现这种胰岛素的超快潜能,研究人员依靠一些材料科学魔术。

胰岛素分子本身很好,所以我们想开发一个神奇的仙女尘。你可以把它加到一个小瓶里,帮助解决稳定性问题,斯坦福大学材料科学与工程助理教授Eric Appel说。人们通常关注的是药物配方中的治疗制剂,但只关注性能添加剂和mdash;那些曾经被称为非活性成分的成分;本;我们可以在药物的整体功效方面取得真正重大的进步。

在筛选和测试了大量的添加剂聚合物之后,研究人员发现了一种可以在压力条件下稳定单分子胰岛素24小时以上的聚合物。(相比之下,商品化的速效胰岛素在相同条件下能稳定维持6至10小时。)研究人员随后证实了这种配方在患有糖尿病的猪身上的超快作用。他们的研究结果发表在今天(2020年7月1日)的《科学转化医学》杂志上。现在,研究人员正在进行更多的试验,希望能够获得人体临床试验的资格。

后退一步,前进两步

目前的商用胰岛素配方包含三种形式的混合:单体,二聚体和六聚体。科学家们认为在体内使用单体是最容易的,但是在小瓶中,胰岛素分子被吸引到液体的表面,在那里它们聚集并失去活性。(六聚体在小瓶中更稳定,但在体内需要更长的时间才能发挥作用,因为它们首先要分解成单体才能发挥作用。)这就是神奇的仙女灰尘的地方。本;一种可吸附于空气/水界面的定制聚合物;出现的原因。

我们关注的是那些能够优先进入该界面的聚合物,它们在试图聚集在那里的胰岛素分子之间充当屏障。阿佩尔实验室的研究生、该论文的共同第一作者约瑟夫·曼恩(Joseph Mann)说。最重要的是,这种聚合物在不与胰岛素分子相互作用的情况下就能做到这一点,从而使药物不受阻碍地发挥作用。

寻找具有理想性能的合适聚合物是一个漫长的过程,需要三周的澳大利亚之旅,在那里一个快速移动的机器人创造了大约1500个初步候选材料。随后,在斯坦福大学进行了单独的手工处理和测试,以确定聚合物是否成功地表现出了预期的阻隔行为。在试验中,前100名候选胰岛素不能稳定商用胰岛素,但研究人员继续努力。他们在计划对糖尿病猪进行实验的几周前发现了这种神奇的聚合物。

感觉好像什么都没有发生,然后突然间出现了这个明亮的时刻。还有几个月就是最后期限了,曼说。我们一得到令人鼓舞的成绩,就必须立即投入工作。

在商用胰岛素和mdash;在加速老化试验中,它通常能保持稳定约10小时;聚合物的稳定性显著提高了一个月以上。下一步是观察聚合物如何影响单分子胰岛素,单分子胰岛素在1-2小时内自行聚合。这是另一个值得欢迎的胜利,研究人员证实,他们的配方可以在压力下保持稳定超过24小时。

在稳定性方面,我们向后退了一大步,使胰岛素单体化。然后,通过加入我们的聚合物,我们达到了目前商业标准稳定性的两倍以上。Caitlin Maikawa说,她是阿佩尔实验室的一名研究生,也是这篇论文的主要作者之一。

在斯坦福糖尿病研究中心和斯坦福妇幼健康研究所的种子资助下,研究人员能够在糖尿病猪身上评估他们新的单分子胰岛素制剂;最先进的非人类动物模型结果发现,在注射胰岛素后的5分钟内,他们体内胰岛素的活性达到了峰值的90%。相比之下,商用速效胰岛素在10分钟后才开始表现出显著的活性。此外,单分子胰岛素的活性在10分钟左右达到峰值,而商用胰岛素则需要25分钟。在人类中,这种差异可以转化为胰岛素达到峰值所需的时间减少四倍。

当我进行血液测试并开始绘制数据图时,我几乎无法相信它看起来有多好,Maikawa说。

挑大梁时“;真正前所未有,”;阿佩尔说,他是该论文的资深作者。几十年来,这一直是许多大型制药公司的主要目标。

单分子胰岛素也更快地完成了它的作用。运动开始和结束的时间越快,人们就越容易使用胰岛素来配合进餐时的血糖水平,从而合理地控制血糖水平。

一个多方面的成功

研究人员计划向美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration,简称fda)申请批准,在人体试验中测试他们的胰岛素配方(尽管目前还没有试验计划,他们也不寻求参与者)。考虑到这种聚合物对商用胰岛素稳定性的显著提高,他们还在考虑其其他用途。

因为他们的胰岛素激活得很快;因此,没有糖尿病的人更像胰岛素;研究人员感到兴奋的是,它可能有助于开发一种人工胰腺设备,这种设备不需要病人在吃饭时进行干预就能正常工作。

参考文献:2020年7月1日,科学转化医学。

斯坦福大学的其他合著者包括前访问学者安东·史密斯(丹麦奥胡斯大学);研究生Abigail Grosskopf, Gillie Roth, Catherine Meis, Emily Gale, Celine Liong, Doreen Chan, Lyndsay Stapleton和Anthony Yu;临床兽医山姆·贝克;和博士后圣地亚哥·科雷亚。来自澳大利亚CSIRO制造业的研究人员也是共同作者。Appel也是斯坦福Bio-X、心血管研究所、斯坦福妇幼研究所的成员,也是斯坦福ChEM-H的教员。

这项研究是由美国国立卫生研究院资助,飞行员和可行性种子格兰特从斯坦福大学糖尿病研究中心、斯坦福孕产妇和儿童健康研究所、美国糖尿病协会,美国药品研究与制造商协会的基础上,美国国防部,斯坦福大学研究生奖学金,加拿大自然科学和工程研究理事会,斯坦福Bio-X Bowes研究生奖学金,诺和诺德基金会,斯坦福Bio-X以及丹麦独立研究委员会。