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注射用生物聚合物设计成功:一次剂量控制血糖长达数周

时间:2017-06-08    作者:联创生物医药信息部

杜克大学的生物医学工程师创造了一项技术,可以通过单次注射为糖尿病提供数周的葡萄糖控制,这将比目前的治疗方法有重大改进。在灵长类动物中,治疗效果已显示持续数周,而不是几天.

通过创建药物的控制释放机制并优化其在体内的循环时间,这种新的生物聚合物注射剂有可能每月一次或每两个月一次治疗取代每日或每周胰岛素注射.

新疗法在6月5日在Nature Biomedical Engineering中被描述出来.

许多现行的2型糖尿病治疗使用称为胰高血糖素样肽-1(GLP1)的信号分子,使胰腺释放胰岛素以控制血糖。然而,该肽具有较短的半衰期,并迅速从身体中清除.

为了使治疗持续更长时间,研究人员以前将GLP1与合成微球和生物分子如抗体融合,使其在小鼠中活跃两至三天,在人体中活跃至一周。尽管有这种改善,但是许多这些治疗方法不包括控制肽释放速率的机制,导致治疗在长时间使用后达到平稳的效果.

现在杜克公司的研究人员已经创造出一种技术,可将GLP1融合到热敏弹性蛋白样多肽(ELP)中,可以通过标准针头注入皮肤.一旦注射,溶液与体温反应形成可生物降解的凝胶状“贮库”,其在溶解时缓慢释放药物.在动物实验中,所得到的治疗提供的葡萄糖控制比目前市场上治疗的时间长三倍.

“虽然我们以前一直在追寻这种方法,但我实验室研究生Kelli Luginbuhl系统地致力于在分子水平上改变生物聚合物的设计,并发现了一个最佳的时间,从而使药物通过单剂量注射能达到最长持续时间.”杜克大学生物医学工程系(BME)主席Ashutosh Chilkoti和本文的资深作者Ashotosh Chilkoti说. “通过这样做,我们将这种短效药物的2型糖尿病治疗持续时间提高了三倍,超过其他竞争设计.基于以前的药物和分娩系统的工作,Chilkoti实验室的研究人员在单次注射后优化了其调节方法,以调节小鼠的血糖水平10天,高于之前的2-3天标准.

在进一步的测试中,研究小组发现,优化的配方在单次注射后超过14天改善了猕猴的葡萄糖控制,同时在试验期间以恒定速率释放药物.

Chilkoti实验室的博士生和研究合作者Kelli Luginbuhl说:“这项工作令人兴奋的是我们有能力证明该药可以在非人类灵长类动物中持续两周以上。 “因为我们的新陈代谢速度比猴子和老鼠要慢,所以在理论上治疗应该在人类身上持续更长时间,所以我们希望这将是对于2型糖尿病患者的首个两周或每月一次的配方.”

目前,市场上最长时间的葡萄糖对照治疗,杜拉格肽需要每周一次的注射,而标准胰岛素治疗通常必须每天注射两次或更多次.

尽管有各种治疗方案,但管理2型糖尿病仍然存在问题。患者并不总是达到其血糖控制目标,并且遵守依赖于频繁的膳食特异性给药的治疗计划留下人为错误的空间。通过限制一个人需要控制其葡萄糖水平的注射次数,研究人员希望这个新工具可以改善疾病的治疗方案.

研究人员现在计划研究重复注射的免疫反应,并用其他动物模型测试材料.Chilkoti和Luginbuhl也在考虑增加控制释放系统的应用,例如提供止痛药物.

Chilkoti还表示,由于药物在大肠杆菌细菌培养物内合成而不是哺乳动物细胞,所以生产成本更低,更快,使其成为发展中国家商业化后的潜在目标.

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