طور فريق بحثي كبسولة دوائية يمكن استخدامها لتوصيل جرعات الأنسولين عن طريق الفم ، مما يحتمل أن يحل محل الحقن التي يتعين على مرضى السكري من النوع الأول إعطاؤها لأنفسهم كل يوم.
طور فريق بحثي بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كبسولة دوائية يمكن استخدامها لتوصيل جرعات الأنسولين عن طريق الفم ، مما يحتمل أن يحل محل الحقن التي يتعين على مرضى السكري من النوع الأول إعطاؤها لأنفسهم كل يوم.
تحتوي الكبسولة وهي تقريبًا بحجم حبة التوت , على إبرة صغيرة مصنوعة من الأنسولين المضغوط ، يتم حقنها بعد وصول الكبسولة إلى المعدة . في الاختبارات التي أجريت على الحيوانات ، أظهر الباحثون أنهم يستطيعون توصيل ما يكفي من الأنسولين لخفض نسبة السكر في الدم إلى مستويات مماثلة لتلك التي تنتج عن طريق الحقن التي تُعطى عن طريق الجلد. كما أوضحوا أنه يمكن تكييف الجهاز لتوصيل أدوية بروتينية أخرى.
يقول روبرت لانجر ، أستاذ معهد ديفيد إتش كوخ ، وعضو في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو في معهد كوتش لأبحاث السرطان وأحد كبار مؤلفي الدراسة : "نأمل حقًا في أن يساعد هذا النوع الجديد من الكبسولات يومًا ما مرضى السكري ، وربما أي شخص يحتاج إلى علاجات لا يمكن إعطاؤها الآن إلا عن طريق الحقن أو التسريب عبر الوريد " .
جيوفاني ترافيرسو ، الأستاذ المساعد في مستشفى بريغهام والنساء بكلية الطب بجامعة هارفارد ، وعالم زائر في قسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، حيث بدأ كعضو هيئة تدريس في عام 2019 ، وهو أيضًا مؤلف رئيسي للدراسة . المؤلف الأول للورقة ، التي ظهرت في عدد 7 فبراير من مجلة Science ، هو أليكس أبرامسون ، طالب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كما يضم فريق البحث أيضًا علماء من شركة الأدوية Novo Nordisk.
التوجه الذاتي
منذ عدة سنوات ، طور ترافيرسو ولانجر وزملاؤهم حبة مغلفة بالعديد من الإبر الدقيقة التي يمكن استخدامها لحقن الأدوية في بطانة المعدة أو الأمعاء الدقيقة. بالنسبة للكبسولة الجديدة ، قام الباحثون بتغيير تصميمها بحيث تحتوي على إبرة واحدة فقط ، مما يسمح لهم بتجنب حقن الأدوية في داخل المعدة ، حيث يتم تفكيكها بواسطة أحماض المعدة قبل أن يكون لها أي تأثير.
يتكون طرف الإبرة من أنسولين مضغوط ومجفف بالتجميد بنسبة 100 في المائة تقريبًا ، باستخدام نفس العملية المستخدمة في تكوين أقراص الدواء . إن عمود الإبرة ، الذي لا يدخل جدار المعدة ، مصنوع من مادة أخرى قابلة للتحلل.
داخل الكبسولة ، يتم توصيل الإبرة بزنبرك مضغوط يتم تثبيته في مكانه بواسطة قرص مصنوع من السكر. عند ابتلاع الكبسولة ، يذيب الماء الموجود في المعدة قرص السكر ، ويطلق الزنبرك ويحقن الإبرة في جدار المعدة.
لا يحتوي جدار المعدة على مستقبلات للألم ، لذلك يعتقد الباحثون أن المرضى لن يكونوا قادرين على الشعور بالحقن. لضمان حقن الدواء في جدار المعدة ، صمم الباحثون نظامهم بحيث بغض النظر عن كيفية هبوط الكبسولة في المعدة ، يمكنها توجيه نفسها بحيث تتلامس الإبرة مع بطانة المعدة.
يقول ترافيرسو: "بمجرد أن تأخذها ، فإنك تريد أن يقوم النظام بالتعديل الذاتي بحيث يمكنك التأكد من ملامسة الأنسجة".
استوحى الباحثون إلهامهم لميزة التوجيه الذاتي من سلحفاة تعرف باسم سلحفاة النمر. تحتوي هذه السلحفاة ، الموجودة في إفريقيا ، على صدفة ذات قبة عالية شديدة الانحدار ، مما يسمح لها باستقامة نفسها إذا انقلبت على ظهرها . استخدم الباحثون النمذجة الحاسوبية للتوصل إلى متغير من هذا الشكل للكبسولة ، مما يسمح لها بإعادة توجيه نفسها حتى في البيئة الديناميكية للمعدة.
يقول أبرامسون: "المهم هو أن الإبرة تلامس الأنسجة عند حقنها". "أيضًا ، إذا كان الشخص يتحرك أو كانت المعدة تهدر ، فلن يتحرك الجهاز من اتجاهه المفضل."
بمجرد حقن طرف الإبرة في جدار المعدة ، يذوب الأنسولين بمعدل يمكن للباحثين التحكم فيه أثناء تحضير الكبسولة. في هذه الدراسة ، استغرق الأمر حوالي ساعة حتى يتم إطلاق الأنسولين بالكامل في مجرى الدم.
أسهل للمرضى
في الاختبارات التي أجريت على الخنازير ، أظهر الباحثون أنه يمكنهم بنجاح توصيل ما يصل إلى 300 ميكروغرام من الأنسولين . في الآونة الأخيرة ، تمكنوا من زيادة الجرعة إلى 5 ملليغرام ، وهو ما يعادل الكمية التي يحتاجها مريض السكري من النوع 1 للحقن.
بعد أن تطلق الكبسولة محتوياتها ، يمكن أن تمر عبر الجهاز الهضمي دون ضرر. لم يجد الباحثون أي آثار سلبية من الكبسولة ، المصنوعة من البوليمر القابل للتحلل الحيوي ومكونات الفولاذ المقاوم للصدأ.
تصف ماريا خوسيه ألونسو ، أستاذة الصيدلة الحيوية والتكنولوجيا الصيدلانية بجامعة سانتياغو دي كومبوستيلا في إسبانيا ، الكبسولة الجديدة بأنها "تقنية جديدة جذريًا" يمكن أن تفيد العديد من المرضى.
تقول ألونسو ، التي لم تشارك في البحث ," لا يدور الحديث هنا عن زيادة في كمية امتصاص الأنسولين فهذا الأمر عمل عليه باحثون كثيرون , لكن الحديث هو حول أحد أهم الاكتشافات التكنولوجية وأكثرها تأثيرا والتي ستسمح بإيصال البروتينات والببتيدات الى الدم , عن طريق الفم ".
يواصل فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الآن العمل مع شركة Novo Nordisk لمواصلة تطوير التكنولوجيا وتحسين عملية التصنيع للكبسولات. ويعتقدون أن هذا النوع من توصيل الأدوية يمكن أن يكون مفيدًا لأي دواء بروتيني يجب حقنه عادة ، مثل مثبطات المناعة المستخدمة لعلاج التهاب المفاصل الروماتويدي أو مرض التهاب الأمعاء. قد يعمل أيضًا مع الأحماض النووية مثل DNA و RNA.
تقول ترافيرسو: "دافعُنا هو تسهيل تناول المرضى للأدوية ، وخاصة الأدوية التي تتطلب حقنة". "النوع الكلاسيكي هو الأنسولين ، لكن هناك العديد من الأنواع الأخرى."
تم تمويل البحث من قبل نوفو نورديسك ، والمعاهد الوطنية للصحة ، وزمالة أبحاث الخريجين من مؤسسة العلوم الوطنية ، ومستشفى بريغهام والنساء ، ومنحة أبحاث فايكنغ أولاف بجورك ، وبرنامج فرص البحث الجامعي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
المؤلفون الآخرون للورقة هم: إستر كافاريل-سلفادور ، ومينسو خانج ، وديفيد ديلال ، وديفيد سيلفرشتاين ، ويوان جاو ، ومورتن ريفسجارد فريدريكسن ، وأندرياس فيجي ، وفرانتيسك هوباليك ، وجوريت ووتر ، وأندرس فريدريكسن ، ويوهانس فيلس ، وريكي كاي كيرك ، وكودي كليفلاند ، وجوي. كولينز ، سيدارثا تامانج ، أليسون هايوارد ، توماس لاند ، ستيفن باكلي ، نيكلاس روكسيد ، وأولريك رابيك.
المصدر