В последние годы ученые разработали моноклональные антитела - белки, имитирующие собственную иммунную защиту организма, - которые могут бороться с различными заболеваниями, включая некоторые виды рака и аутоиммунные заболевания, такие как болезнь Крона. Хотя эти препараты работают хорошо, у них есть один недостаток: их нужно вводить инъекционно.
Команда инженеров Массачусетского технологического института в сотрудничестве с учеными из Бригама и женской больницы и Ново Нордиск работает над альтернативной стратегией доставки, которая могла бы значительно упростить для пациентов получение пользы от моноклональных антител и других лекарств, которые обычно необходимо вводить. Они предполагают, что пациенты могут просто проглотить капсулу с лекарством, а затем ввести ее прямо в слизистую оболочку желудка .
«Если мы сможем облегчить пациентам прием лекарств, то они с большей вероятностью будут их принимать, а поставщики медицинских услуг с большей вероятностью будут применять методы лечения, которые, как известно, являются эффективными», - говорит Джованни Траверсо, специалист по Карлу. Тассел Карьера Доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института и гастроэнтеролог в Бригаме и женской больнице.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Biotechnology , исследователи продемонстрировали, что их капсулы можно использовать для доставки свиньям не только моноклональных антител, но и других крупных белковых препаратов, таких как инсулин.
Траверсо и Ульрик Рахбек, вице-президент Novo Nordisk, являются старшими авторами статьи. Ведущими авторами являются бывший аспирант Массачусетского технологического института Алекс Абрамсон и ученые Novo Nordisk Мортен Ревсгаард Фредериксен и Андреас Вегге.
Ориентация на живот
Большинство крупных белковых препаратов нельзя принимать перорально, потому что ферменты в пищеварительном тракте расщепляют их до того, как они могут абсорбироваться. Траверсо и его коллеги работали над множеством стратегий по пероральной доставке таких лекарств, и в 2019 году они разработали капсулу, которую можно было использовать для инъекции до 300 мкг инсулина.
Эта таблетка размером с чернику имеет высокий крутой купол, напоминающий леопардовую черепаху. Подобно тому, как черепаха может выпрямиться, если перекатывается на спину, капсула может ориентироваться так, чтобы ее игла могла быть введена в слизистую оболочку желудка. В первоначальной версии кончик иглы был сделан из сжатого инсулина, который растворялся в ткани после введения в стенку желудка.
Новая таблетка, описанная в исследовании Nature Biotechnology, сохраняет ту же форму, что позволяет капсуле правильно ориентироваться, когда она попадает в желудок. Однако исследователи переработали внутреннюю часть капсулы, чтобы ее можно было использовать для доставки жидких лекарств в больших количествах - до 4 миллиграммов.
Доставка лекарств в жидкой форме может помочь им быстрее попасть в кровоток, что необходимо для таких лекарств, как инсулин и адреналин, которые используются для лечения аллергических реакций.
По словам Траверсо, исследователи разработали свое устройство для нацеливания на желудок, а не на более поздние части пищеварительного тракта, потому что время, необходимое для того, чтобы что-то достигло желудка после проглатывания, довольно одинаково для каждого человека. Кроме того, слизистая оболочка желудка толстая и мускулистая, что позволяет вводить наркотики, одновременно уменьшая вредные побочные эффекты.
Новая капсула для доставки заполнена жидкостью, а также содержит инъекционную иглу и поршень, который помогает вытолкнуть жидкость из капсулы. И игла, и поршень удерживаются на месте шариком из твердого сахара. Когда капсула попадает в желудок, влажная среда вызывает растворение гранулы, проталкивая иглу в слизистую оболочку желудка, в то время как поршень проталкивает жидкость через иглу. Когда капсула пуста, второй поршень втягивает иглу обратно в капсулу, чтобы ее можно было безопасно вывести через пищеварительный тракт .
Значительные уровни
В тестах на свиньях исследователи показали, что они могут доставлять моноклональные антитела под названием адалимумаб (Хумира) на уровнях, аналогичных тем, которые достигаются при инъекции. Этот препарат используется для лечения аутоиммунных заболеваний, таких как воспалительное заболевание кишечника и ревматоидный артрит. Они также предоставили тип белкового препарата, известного как агонист рецептора GLP-1, который используется для лечения диабета 2 типа.
«Оральная доставка моноклональных антител - одна из самых больших проблем, с которыми мы сталкиваемся в области науки о доставке лекарств», - говорит Траверсо. «С инженерной точки зрения, способность доставлять моноклональные антитела на значительном уровне действительно меняет то, как мы начинаем думать о лечении этих состояний».
Кроме того, исследователи давали животным капсулы в течение нескольких дней и обнаружили, что лекарства доставлялись постоянно. Они также не обнаружили никаких признаков повреждения слизистой оболочки желудка после инъекций, которые проникают в ткань примерно на 4,5 миллиметра.
Команда MIT в настоящее время работает с Novo Nordisk над дальнейшим развитием системы.
«Хотя это еще только начало, мы считаем, что это устройство может изменить схемы лечения в целом ряде терапевтических областей», - говорит Рахбек. «Текущие исследования и разработки этого подхода означают, что некоторые лекарства, которые в настоящее время можно вводить только с помощью парентеральных инъекций (не оральные пути), могут быть введены перорально в будущем. Наша цель - как можно скорее запустить устройство в клинические испытания. . "
Среди других авторов статьи профессор Института Дэвида Х. Коха из Массачусетского технологического института Роберт Лангер, Брайан Йенсен Метте Поулсен, Брайан Муридсен, Миккель Оливер Йесперсен, Рикке Кааэ Кирк, Джеспер Виндум, Франтишек Хубалек, Йоррит Уотер, Йоханнес Фельс, Стефан Гуннарссон, Адам Бор, Эллен Мари Страаруп, Миккель Веннемоэс Хвитфельд Лей, Сяоя Лу, Джейкоб Уэйнер, Джой Коллинз, Сиддарта Таманг, Кейко Исида, Элисон Хейворд, Питер Херскинд, Стивен Бакли и Никлас Рокшед.
