A GI traktus szintetikus bevonata új stratégiát kínálhat a cukorbetegség vagy az elhízás kezelésére

A Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) kutatói kitaláltak egy módszert egy ideiglenes szintetikus bevonat felvitelére a vékonybél nyálkahártyájára, amely adaptálható gyógyszerek leadására, az emésztés elősegítésére vagy a tápanyagok, például a glükóz felszívódásának megakadályozására. új stratégia a cukorbetegség vagy az elhízás kezelésére.

Sertéseken végzett tanulmányban a kutatók bebizonyították, hogy ezt a megközelítést alkalmazhatják olyan gyógyszerek szállításának egyszerűsítésére, amelyeket általában naponta többször kell bevenni. A bevonatokat módosították a laktáz enzim bejuttatására is, amely segíti az embereket a tejcukor-laktóz emésztésében és blokkolja a glükóz felszívódását. A „Gastrointestinalis szintetikus hámbélések” megállapításokról a Science Translational Medicine számolt be.

"Ez a három alkalmazás meglehetősen megkülönböztethető, de átfogó képet ad arról, hogy mit lehet ezzel a megközelítéssel megvalósítani" - mondja Giovanni Traverso, az MIT gépészmérnöki adjunktusa, a Brigham és Női Kórház gasztroenterológusa, valamint az a tanulmány szerzője.

A bélés dopaminmolekulákból készült polimerből áll, amely folyadékként fogyasztható. Amint az oldat eljut a vékonybélbe, a molekulákat polimerré állítják össze, a vékonybélben található enzim által katalizált reakcióban.

Az MIT csapata azzal a céllal kezdett dolgozni a projekten, hogy megpróbáljon olyan folyékony gyógyszerkészítményeket kifejleszteni, amelyek könnyebben lenyelhető alternatívát kínálhatnak a kapszulákhoz, különösen a gyermekek számára. Ötletük egy polimer bevonat létrehozása volt a bélbélés számára, amely monomerek (a polimerek építőelemei) oldatának lenyelése után keletkezik.

"A gyermekek gyakran nem képesek szilárd dózisformákat, például kapszulákat és tablettákat bevenni" - tette hozzá Traverso. "Elkezdtünk azon gondolkodni, hogy vajon ki lehet-e dolgozni olyan folyékony készítményeket, amelyek szintetikus hámbélést képezhetnek, amelyet aztán felhasználhatunk a gyógyszer szállítására, megkönnyítve ezzel a beteg számára a gyógyszer befogadását."

Ihletüket a természettől vették, és kísérletezni kezdtek a polidopamin (PDA) nevű polimerrel, amely a ragasztóanyag egyik összetevője, amelyet a kagyló választ ki, hogy segítsen nekik ragaszkodni a sziklákhoz. A PDA dopamin monomerjeiből készül, ugyanaz a vegyi anyag, amely neurotranszmitterként működik az agyban.

A kutatók felfedezték, hogy a kataláz nevű enzim segíthet a dopamin molekuláknak a PDA polimerbe történő összerakásában. A kataláz az emésztőrendszerben található, különösen magas a vékonybél felső régiójában.

A kutatók kimutatták, hogy ha folyékony oldatban juttatnak dopamint, apró mennyiségű hidrogén-peroxiddal együtt (a biztonságosnak elismert szinten), a vékonybélben lévő kataláz a hidrogén-peroxidot vízre és oxigénre bontja. Ez az oxigén elősegíti a dopamin molekulák egyesülését a PDA polimerben. Néhány percen belül egy vékony PDA-film képződik, amely bevonja a vékonybél bélését.

A Junwei Li rendelkezik egy példával az enzimüket tartalmazó kapszulára (Hitel: Melanie Gonick/MIT)

"Ezeknek a polimereknek mikotapadási tulajdonságaik vannak, ami azt jelenti, hogy a polimerizáció után a polimer nagyon erősen kapcsolódhat a bélfalhoz" - mondta Dr. Junwei Li, posztdoktori munkatárs, a tanulmány vezető szerzője. "Ily módon szintetikus, hámszerű bevonatokat generálhatunk az eredeti bélfelületen."

Amint a kutatók kidolgozták a bevonatot, kísérletezni kezdtek a modellezés módjaival a legkülönbözőbb alkalmazásokhoz. Megmutatták, hogy a béta-galaktozidáz (laktáz) nevű enzimet képesek a filmhez kötni, és ez a film ezután segíthet a laktóz emésztésében. Sertéseknél ez a bevonat mintegy 20-szorosára javította a laktóz emésztésének hatékonyságát.

Egy másik alkalmazáshoz a kutatók beépítették a praziquantel nevű gyógyszert, amelyet parazita férgek okozta trópusi betegség, a schistosomiasis kezelésére használnak. Általában ezt a gyógyszert naponta háromszor kell beadni, de ennek a készítménynek a használatával naponta csak egyszer adható és fokozatosan szabadul fel a nap folyamán. Ez a megközelítés hasznos lehet az antibiotikumok esetében is, amelyeket naponta többször kell beadni - állítják a kutatók.

Végül a kutatók kimutatták, hogy be tudják ágyazni a polimert apró keresztkötőkkel, amelyek a bevonatot áthatolhatatlanná teszik a glükóz (és potenciálisan más molekulák) számára. A kutatók szerint ez segíthet a cukorbetegség, az elhízás vagy más anyagcserezavarok kezelésében.

Ebben a tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy a bevonat körülbelül 24 órán át tart, majd ezt követően a bélbélést alkotó sejtekkel együtt leadják, amelyet folyamatosan cserélnek. Sertéseken végzett vizsgálataikhoz a kutatók endoszkópiával adták át a megoldást, de elképzelhető, hogy iható készítményt fejlesztenek ki emberi felhasználásra. A kutatók más alternatív készítményeket is fejlesztenek, beleértve a kapszulákat és tablettákat.

A kutatók néhány előzetes biztonsági vizsgálatot végeztek patkányokon, és megállapították, hogy a dopaminoldatnak nincs káros hatása. Vizsgálataik azt is sugallják, hogy a dopaminmolekulák többsége vagy egésze a szintetikus bevonat részévé válik, és nem kerül be a szövetbe vagy a véráramba, de a csapat további biztonsági tanulmányokat tervez készíteni a dopamin lehetséges hatásainak feltárására.

Ezenkívül a kutatók 24 órán belül megvizsgálták a bél tápanyag felszívódási képességét, és nem mutattak különbséget azok között az állatok között, amelyek a gyomor-bélrendszeri szintetikus hámbélést (GSEL) kapták, és azok között, amelyek nem kapták meg a GSEL-t. Ezenkívül a csoport megállapította, hogy a bevonat jól tapadhat az emberi GI szövetekhez.