Terapie

Insulina intelligente: la cerniera sintetica potrebbe essere la chiave per arrivare a questa rivoluzionaria tappa della terapia nel diabete

Per le persone con diabete insulino-dipendenti, il controllo glicemico è un lavoro a tempo pieno. Ma cosa accadrebbe se il loro farmaco potesse fare il lavoro per loro: un’insulina la cui attività nel flusso sanguigno risponde ai livelli di glucosio nel sangue e si regola di conseguenza? Un’invenzione del professor Michael A. Weiss, MD, PhD , della Scuola di Medicina dell’Università dell’Indiana  , potrebbe portare proprio a questo.

In  uno studio rivoluzionario  pubblicato sulla rivista peer-reviewed  PNAS , Weiss e il suo team descrivono l’uso di un “interruttore” sintetico che può essere aperto o chiuso utilizzando un semplice sensore di zucchero. Lo studio è stato in parte collaborativo con Thermalin, Inc., una piccola azienda biotecnologica avviata da Weiss nel 2008.

Pubblicità e progresso

Il loro concetto sfrutta un meccanismo naturale, chiamato “cerniera protettiva”, che è incorporato nelle insuline dei vertebrati. La cerniera protettiva è una caratteristica strutturale naturale che si è evoluta più di mezzo miliardo di anni fa per mantenere l’ormone stabile nel suo stato chiuso ma pieghevole e funzionale nel suo stato aperto.

“La ragione per cui un’insulina sensibile al glucosio è importante è che la più grande barriera all’uso efficace dell’insulina, specialmente nel diabete di tipo 1, è la paura delle conseguenze di un abbassamento della glicemia”, ha affermato Weiss, che è anche presidente. del  Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare .

Le conseguenze immediate di una glicemia gravemente bassa ( ipoglicemia ) possono includere delirio, convulsioni o perdita di coscienza e ripetuti episodi di ipoglicemia grave possono causare declino cognitivo. D’altra parte, la glicemia alta cronica ( iperglicemia ) può portare a cecità, ictus o amputazione. Rimanere nel range di glicemia desiderato è un delicato equilibrio che i diabetici insulino-dipendenti affrontano ogni giorno.

Ma Weiss ha detto che immagina un futuro in cui le persone non devono scegliere di rischiare la loro salute a lungo termine per proteggersi dai pericoli immediati di una grave ipoglicemia.

“La promessa di questo tipo di insulina ‘intelligente’ è che trasformerebbe la cura del diabete, così le persone non dovrebbero più preoccuparsi”, ha detto Weiss. “Con la nostra invenzione, immaginiamo che quando la glicemia scende, il cardine si chiude. Ma ci sarà molto lavoro da fare per tradurre la nostra prova di principio in un prodotto approvato dalla FDA”.

Nei 100 anni trascorsi dalla scoperta dell’insulina, il suo uso come trattamento per il diabete ha subito molti cambiamenti significativi. C. Ronald Kahn, MD, direttore accademico presso il Joslin Diabetes Center presso la Harvard Medical School, ha affermato che l’insulina sensibile al glucosio potrebbe essere la prossima.

“Nel recente studio del laboratorio Weiss apparso in PNAS, vediamo un esempio della prossima eccitante fase dello sviluppo dell’insulina, vale a dire lo sviluppo di un analogo dell’insulina che attraverso la modifica chimica può rilevare il livello di zucchero presente nel sangue”, ha detto Kahn . “Mentre l’attuale analogo è stato progettato per rilevare il fruttosio, sembra probabile che questo stesso approccio possa essere utilizzato per sviluppare analoghi per rilevare il glucosio. Resta da determinare se questi possano essere abbastanza sensibili da essere modulati da cambiamenti all’interno del range fisiologico, ma se così fosse, questo sarebbe un nuovo importante strumento nella gestione del diabete».

Altri tipi di insuline sensibili al glucosio sono in fase di sviluppo altrove. Ciò che rende unica l’invenzione di Weiss è la sua semplicità. La cerniera sintetica sfrutta i processi naturali e introduce meno elementi esterni o artificiali rispetto ad altri approcci.

Sebbene il loro studio utilizzi il fruttosio come modello (rappresentante di un monosaccaride come il glucosio), dimostra che il concetto di cerniera sintetica di Weiss funziona. Il suo team sta già lavorando su candidati insulinici sensibili al glucosio che si aprono e si chiudono alle soglie di glucosio alta e bassa desiderate, che sono rispettivamente da 70 a 180 milligrammi per decilitro. Sostituendo il sensore di fruttosio con sensori di glucosio, una terapia insulinica rivoluzionaria potrebbe essere più vicina di quanto pensiamo.

Lo studio di cui sopra è intitolato “L’inserimento di un interruttore sintetico nell’insulina fornisce una regolazione metabolita-dipendente dell’attivazione del recettore ormonale”. Gli autori che hanno contribuito includono Yen-Shan Chen, PhD, Yanwu Yang, PhD, Balamurugan Dhayalan, PhD, Mark A. Jarosinski, PhD e Deepak Chatterjee, PhD, dell’Indiana University; Nelson B. Phillips, PhD, della Case Western Reserve University; Yule Liu, PhD, Laurie Broadwater, PhD, Thomas Hattier, PhD, e M. Dodson Michael, PhD, di Thermalin, Inc; e Michael C. Lawrence dell’Università di Melbourne.

Questo lavoro è supportato in parte da sovvenzioni del JDRF, del Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust e del National Institutes of Health (R01 DK040949 e R01 DK127761).

Categorie:Terapie

Con tag: