Typ-2-Diabetes: Eine neue Biopolymer-Injektion kann Wochen der Blutzuckerkontrolle bieten

Es ist wichtig für Menschen mit Typ-2-Diabetes, den Blutglukosespiegel so normal wie möglich zu halten, da dies das Risiko schwerwiegender Komplikationen senkt. Trotz einer langen Liste von Behandlungsmöglichkeiten haben die Patienten immer noch Schwierigkeiten mit der Kontrolle der Glukose, insbesondere bei der Ausarbeitung von Mahlzeiten-spezifischen Dosen. Behandlungen, die Injektionen reduzieren, werden als eine Möglichkeit gesehen, dieses Problem zu überwinden. Jetzt, in einem Papier in Natur Biomedizinische TechnikWissenschaftler beschreiben eine neue Biopolymerinjektion, die möglicherweise tägliche oder wöchentliche Insulinspritzen mit einer ersetzen könnte, die nur einmal oder zweimal pro Monat gegeben werden muss.
Forscher haben eine neue Injektion beschrieben, die Patienten mit Typ-2-Diabetes nur einmal oder zweimal im Monat benötigen.

Unbehandelter Diabetes führt zu hohen Blutzuckerwerten oder Glukose, die langfristig zu Erblindung, Nierenerkrankungen, Herzerkrankungen, Schlaganfall und Amputation der unteren Gliedmaßen führen kann.

Diabetes entsteht aufgrund eines Problems mit Insulin, das ein Hormon ist, das in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird und das Zellen hilft, Glukose zu absorbieren, damit sie es für Energie verwenden können.

Bei Typ-1-Diabetes produziert der Körper nicht genug Insulin, beim Typ-2-Diabetes, der 90 bis 95 Prozent der Diabetesfälle ausmacht, kann er nicht richtig eingesetzt werden.

Obwohl die Inzidenz von neu diagnostiziertem Diabetes in den USA zu sinken beginnt, ist es immer noch ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, von dem mehr als 29 Millionen Menschen betroffen sind.

Im Jahr 2013 schlugen die Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) vor, dass Diabetes die siebte Haupttodesursache in den USA sei und dass mehr als ein Fünftel der Gesundheitskosten des Landes für Menschen mit Diabetes diagnostiziert würden.

In ihrem Studienpapier erklären biomedizinische Ingenieure von der Duke-Universität in Durham, NC, dass "trotz der langen Liste von Behandlungsmöglichkeiten" fast die Hälfte der Typ-2-Diabetes-Fälle in den USA "nicht richtig behandelt werden".

Die Forscher vermuten, dass ein Grund für eine derart hohe Versagensrate bei der Behandlung von Typ-2-Diabetes darin besteht, dass Patienten Schwierigkeiten haben, sich an Behandlungsschemata zu halten, insbesondere wenn sie häufig mit komplizierten Mahlzeiten umgehen müssen.

Ein weiterer Grund, den sie geben, ist, dass viele der weit verbreiteten Behandlungen unerwünschte Nebenwirkungen haben, wie zum Beispiel die Erhöhung des Risikos von niedrigem Blutzucker, bekannt als Hypoglykämie, oder Gewichtszunahme.

Anhaltende kontrollierte Freisetzung ist eine Herausforderung

Aus Sicht der Arzneimittelentwicklung besteht eine der größten Herausforderungen bei der Behandlung von Diabetes darin, dass sich der Insulinbedarf im Körper ständig ändert.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, gibt es jetzt Behandlungen für Typ-2-Diabetes, die eine neue Klasse von Medikamenten verwenden, die Glucagon-like-Peptid-1 (GLP1) -Rezeptoragonisten genannt werden. Diese Medikamente verwenden GLP1, ein Signalmolekül, um die Insulinfreisetzung in der Bauchspeicheldrüse auszulösen.

Da GLP1 nicht lange im Körper hält, haben die Arzneimittelentwickler verschiedene Wege genutzt, um ihre Halbwertszeit zu verlängern - wie zum Beispiel die Verschmelzung mit verschiedenen synthetischen und biologischen Verbindungen. Diese Versuche haben es ermöglicht, das aktive Leben des Medikaments im menschlichen Körper um bis zu eine Woche zu verlängern.

Die Forscher stellen jedoch fest, dass trotz dieser Verbesserung bisher keine der aktuellen Behandlungen das Problem der Wirksamkeit der Droge gelöst hat, die mit der Zeit abnimmt.

Der neue Ansatz, den die Duke-Forscher beschreiben, verbindet GLP1 mit einem hitzeempfindlichen Biopolymer namens Elastin-like-Polypeptid. In einer Lösung gehalten, kann das Biopolymer-Medikament mit einer normalen Nadel in die Haut injiziert werden.

Sobald es in der Blutbahn ist, bewirkt die Wärme des Körpers, dass das Biopolymer ein biologisch abbaubares Gel bildet, das das Arzneimittel langsam und stetig freisetzt, ohne die "Gipfel und Tröge", die mit anderen Formen der GLP1-Abgabe verbunden sind.

Biopolymer-Injektion dauerte dreimal länger als andere

Unter Verwendung der Ergebnisse früherer Arbeiten an GLP1 zur Glukosekontrolle probierte das Team verschiedene molekulare Designs der neuen Lieferlösung aus.

Sie fanden schließlich ein Design des Biopolymers, das den Glukosespiegel in Mäusen für bis zu 10 Tage mit einer einzigen Injektion kontrollieren konnte. Dies war eine große Verbesserung gegenüber früheren Versuchen, nach denen die kontrollierte Freisetzung nur 2 oder 3 Tage gedauert hatte.

In Tests an Rhesusaffen stellte das Team fest, dass die optimierte Formulierung zu einer Glukosekontrolle führte, die länger als 14 Tage nach einer einzigen Injektion dauerte. Außerdem wurde das Arzneimittel während des gesamten Zeitraums mit einer konstanten Geschwindigkeit ohne "Spitzen und Tiefpunkte" freigesetzt.

Der leitende Autor Ashutosh Chilkoti, Professor für Biomedizintechnik bei Duke, sagt, dass "es gelungen ist, die Dauer dieses kurzwirksamen Medikaments für Typ-2-Diabetes zu verdreifachen und andere konkurrierende Designs zu übertreffen."

Gegenwärtig müssen sich Patienten, die Dulaglutid - die am längsten anhaltende Behandlung mit kontrollierter Freisetzung für Typ-2-Diabetes - anwenden, einmal pro Woche selbst spritzen. Patienten mit Standard-Insulinbehandlungen müssen sich mindestens zweimal täglich selbst injizieren.

Das Team plant nun, das Biopolymer an anderen Tieren zu testen und zu untersuchen, wie das Immunsystem auf wiederholte Injektionen reagiert. Sie wollen auch herausfinden, wie gut es für die kontrollierte Freisetzung von Medikamenten in anderen Bereichen, wie zum Beispiel Schmerzmanagement, funktioniert.

"Was an dieser Arbeit aufregend ist, war unsere Fähigkeit zu demonstrieren, dass das Medikament bei nicht-menschlichen Primaten über 2 Wochen anhalten kann. Da unser Stoffwechsel langsamer ist als bei Affen und Mäusen, sollte die Behandlung beim Menschen theoretisch noch länger dauern Dies wird die erste zweiwöchentliche oder einmal pro Monat Formulierung für Menschen mit Typ-2-Diabetes sein. "

Erster Autor Kelli Luginbuhl, Ph.D. Student an der Duke University

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