Schnell wirkendes Insulin von Forschern als Polymer entwickelt
Forscher der Stanford University entwickeln ein neues, schnell wirkendes Insulin, das fast unmittelbar nach der Injektion wirksam wird. Das Polymer ist möglicherweise viermal so schnell wie derzeitige kommerzielle Formeln. Das Team konzentrierte sich auf das sogenannte monomere Insulin, das eine molekulare Struktur aufweist. Diese sollte es theoretisch ermöglichen, schneller im Blut absorbiert zu werden. Der Haken besteht jedoch darin, dass derartige Insulinsekretion zur Behandlung von Diabetes für den praktischen Gebrauch zu instabil ist. Um das ultraschnelle Potenzial dieses Produkts auszuschöpfen, verließen sich die Forscher auf einige materialwissenschaftliche Methoden.
Schnell wirkendes Insulin neu formulieren
Die Insulinmoleküle selbst sind in Ordnung, daher wollten die Wissenschaftler eine neue Art von Formel entwickeln, die sie in eine Durchstechflasche geben, um das Stabilitätsproblem zu beheben. Nach dem Screening und Testen einer großen Bibliothek additiver Polymere fanden die Forscher eine, die monomeres Insulin unter Stressbedingungen mehr als 24 Stunden lang stabilisieren konnte. Im Vergleich dazu bleibt kommerzielles schnell wirkendes Insulin unter den gleichen Bedingungen sechs bis zehn Stunden lang stabil. Die Forscher bestätigten dann die ultraschnelle Wirkung ihrer Formulierung bei diabetischen Schweinen. Jetzt führen sie zusätzliche Tests durch, um sich für klinische Studien an Menschen zu qualifizieren.
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Gegenwärtige kommerzielle Formeln für schnell wirkendes Insulin enthalten eine Mischung aus Monomeren, Dimeren und Hexameren. Wissenschaftler haben angenommen, dass Monomere im Körper am nützlichsten sind. In Fläschchen werden die Insulinmoleküle jedoch an die Oberfläche der Flüssigkeit gezogen, wo sie aggregieren und inaktiv werden. Hexamere sind in der Durchstechflasche stabiler, brauchen jedoch länger, um im Körper zu wirken. Das liegt daran, dass sie zuerst in Monomere zerfallen müssen, um aktiv zu werden. Hier kommt also der magische Zusatzstoff – ein spezielles Polymer – zum Einsatz. Es wird von der Luft angezogen, damit eine Wasserschnittstelle entstehen kann. Das richtige Polymer mit den gewünschten Eigenschaften zu finden, war ein langer Prozess, der eine dreiwöchige Reise nach Australien beinhaltete. Dort schuf ein sich schnell bewegender Roboter ungefähr 1500 vorläufige Kandidaten.
Der Entwicklungsprozess
Anschließend wurden Kandidaten einzeln von Hand verarbeitet und getestet, um Polymere zu identifizieren, die erfolgreich das gewünschte Verhalten zeigten. Die ersten 100 Kandidaten stabilisierten kommerzielles Insulin zwar nicht in Tests, aber die Forscher machten weiter. Sie fanden ihr magisches Polymer erst Wochen bevor sie Experimente mit diabetischen Schweinen durchführen sollten. In handelsüblichem Insulin, das in beschleunigten Alterungstests typischerweise etwa 10 Stunden lang stabil bleibt, erhöhte das Polymer die Dauer der Stabilität über einen Monat drastisch. Der nächste Schritt bestand darin zu überprüfen, wie das Polymer das monomere Insulin, das sich in 1-2 Stunden selbst aggregiert, beeinflusst. Es war ein weiterer willkommener Sieg, als die Forscher bestätigten, dass ihre Formel unter Stress über 24 Stunden stabil bleiben kann.
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Die Forscher konnten dann feststellen, dass ihr schnell wirkendes Insulin 90 Prozent seiner Spitzenaktivität innerhalb von fünf Minuten nach der Insulininjektion erreicht. Zum Vergleich zeigte das kommerzielle Produkt erst nach 10 Minuten eine signifikante Aktivität. Darüber hinaus erreichte die monomere Insulinaktivität einen Höhepunkt bei etwa 10 Minuten, während das kommerzielle Insulin 25 Minuten benötigte. Bei Menschen könnte dieser Unterschied zu einer Vervierfachung der Zeit führen, um die maximale Aktivität zu erreichen. Das monomere Insulin beendete seine Wirkung auch früher. Sowohl der Beginn als auch das Ende der Aktivität erleichtern es den Menschen, Insulin in Abstimmung mit den Glukosespiegeln während der Mahlzeiten zu verwenden, um ihren Blutzuckerspiegel angemessen zu steuern.
Die Forscher planen nach der Studie, ihre Formel in klinischen Studien mit menschlichen Teilnehmern zu testen. Sie erwägen auch andere Verwendungen für ihr Polymer, da es die Stabilität in kommerziellem Insulin signifikant erhöht. Dies wirkt also so schnell wie Insulin bei einer Person ohne Diabetes. Daher sind die Forscher von der Möglichkeit begeistert, dass sie die Entwicklung eines künstlichen Pankreas, das ohne Eingriff des Patienten zu den Mahlzeiten funktioniert, unterstützen kann.
