Snabbverkande insulin utvecklat som en polymer av forskare

Forskare vid Stanford University utvecklar ett nytt, snabbverkande insulin som träder i kraft nästan omedelbart efter injektion. Polymeren är potentiellt fyra gånger så snabb som nuvarande kommersiella formler. Teamet fokuserade på det som kallas monomert insulin, som har en molekylär struktur. I teorin borde detta göra det möjligt att absorberas snabbare i blodet. Fångsten är dock att sådan insulinsekretion för behandling av diabetes är för instabil för praktisk användning. För att inse den produktens supersnabba potential förlitade forskarna sig på ett antal materialvetenskapliga metoder.

Reformulera snabbverkande insulin

Insulinmolekylerna själva är fina, så forskarna ville komma med en ny typ av formel som de lade i en flaska för att ta itu med stabilitetsproblemet. Efter att ha screenat och testat ett stort bibliotek av tillsatspolymerer hittade forskarna en som kunde stabilisera monomert insulin under stressade förhållanden i mer än 24 timmar. Som jämförelse förblir kommersiellt snabbverkande insulin stabilt i sex till tio timmar under samma förhållanden. Forskarna bekräftade sedan de ultrasnabba effekterna av deras formulering hos diabetiska grisar. Nu gör de ytterligare tester för att kvalificera sig för kliniska prövningar på människor.

Nuvarande kommersiella formler för snabbverkande insulin innehåller en blandning av monomerer, dimerer och hexamerer. Forskare har trott att monomerer är mest användbara i kroppen. I injektionsflaskor dras dock insulinmolekylerna till vätskans yta, där de aggregerar och blir inaktiva. Hexamer är mer stabila i injektionsflaskan men tar längre tid att arbeta i kroppen. Detta beror på att de först måste bryta ner i monomerer för att bli aktiva. Så det är här den magiska tillsatsen – en speciell polymer – spelar in. Det dras in i luften så att ett vattengränssnitt kan skapas. Att hitta rätt polymer med de egenskaper du ville ha var en lång process som inkluderade en tre veckors resa till Australien. Där skapade en snabbt rörlig robot cirka 1 500 preliminära kandidater.

Utvecklingsprocessen

Kandidaterna behandlades sedan individuellt för hand och testades för att identifiera polymerer som framgångsrikt visade det önskade beteendet. De första 100 kandidaterna stabiliserade inte kommersiellt insulin i tester, men forskarna gick vidare. De hittade inte sin magiska polymer förrän veckor innan de skulle utföra experiment med diabetiska grisar. I kommersiellt insulin, som vid accelererade åldringsprov vanligtvis förblir stabilt i cirka 10 timmar, ökade polymeren dramatiskt stabilitetsvaraktigheten över en månad. Nästa steg var att undersöka hur polymeren påverkar det monomera insulinet, som självaggregeras på 1-2 timmar. Det var ytterligare en välkommen vinst när forskarna bekräftade att deras formel kan hålla sig stabil i 24 timmar under stress.

Forskarna fann då att deras snabbverkande insulin nådde 90 procent av sin toppaktivitet inom fem minuter efter insulininjektionen. För jämförelse visade den kommersiella produkten signifikant aktivitet först efter 10 minuter. Dessutom nådde den monomera insulinaktiviteten cirka 10 minuter medan kommersiellt insulin tog 25 minuter. Hos människor kan denna skillnad resultera i en fyrdubbling av tiden för att nå maximal aktivitet. Det monomera insulinet slutade också fungera tidigare. Både början och slutaktivitet gör det enkelt för människor att använda insulin i samordning med glukosnivåer under måltiderna för att på ett adekvat sätt kontrollera blodsockernivån.

Forskarna planerar studien, testa deras formel i kliniska prövningar med mänskliga deltagare. De överväger också andra användningsområden för sin polymer eftersom den avsevärt ökar stabiliteten i kommersiellt insulin. Så detta fungerar lika snabbt som insulin på en person utan diabetes. Därför är forskarna glada över möjligheten att det kan hjälpa till i utvecklingen av en artificiell bukspottkörtel som fungerar utan patientintervention med måltider.