Terapie

Inventata una capsula che somministra le medicine e potrebbe sostituire le iniezioni per i farmaci proteici

La nuova pillola può iniettare grandi quantità di anticorpi monoclonali e altri farmaci nel rivestimento dello stomaco dopo essere stata ingerita.
CREDITO: Giovanni Traverso

La nuova pillola può iniettare grandi quantità di anticorpi monoclonali e altri farmaci nel rivestimento dello stomaco dopo essere stata ingerita.

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Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato anticorpi monoclonali – proteine ??che imitano le difese immunitarie del corpo – che possono combattere una varietà di malattie, inclusi alcuni tumori e malattie autoimmuni come il morbo di Crohn. Sebbene questi farmaci funzionino bene, uno svantaggio è che devono essere iniettati.

Un team di ingegneri del MIT, in collaborazione con scienziati del Brigham and Women’s Hospital e Novo Nordisk, sta lavorando a una strategia di somministrazione alternativa che potrebbe rendere molto più facile per i pazienti beneficiare degli anticorpi monoclonali e di altri farmaci che di solito devono essere iniettati. Immaginano che i pazienti possano semplicemente ingoiare una capsula che trasporta il farmaco e quindi iniettarlo direttamente nel rivestimento dello stomaco.

“Se possiamo rendere più facile per i pazienti assumere i loro farmaci, allora è più probabile che li prendano e gli operatori sanitari saranno più propensi ad adottare terapie note per essere efficaci”, afferma Giovanni Traverso, il furgone Karl Tassel Career Development Assistant Professor di Ingegneria Meccanica al MIT e gastroenterologo al Brigham and Women’s Hospital.

In uno studio apparso oggi su Nature Biotechnology , i ricercatori hanno dimostrato che le loro capsule potrebbero essere utilizzate per fornire non solo anticorpi monoclonali ma anche altri farmaci proteici di grandi dimensioni come l’insulina, nei maiali.

Traverso e Ulrik Rahbek, vicepresidente di Novo Nordisk, sono gli autori senior del documento. L’ex studente laureato del MIT Alex Abramson e gli scienziati Novo Nordisk Morten Revsgaard Frederiksen e Andreas Vegge sono gli autori principali.

Mirare allo stomaco

La maggior parte dei farmaci proteici di grandi dimensioni non possono essere somministrati per via orale perché gli enzimi nel tratto digestivo li degradano prima che possano essere assorbiti. Traverso e i suoi colleghi hanno lavorato su molte strategie per somministrare tali farmaci per via orale e nel 2019 hanno sviluppato una capsula che potrebbe essere utilizzata per iniettare fino a 300 microgrammi di insulina.

Quella pillola, delle dimensioni di un mirtillo, ha una cupola alta e ripida ispirata alla tartaruga leopardo. Proprio come la tartaruga è in grado di raddrizzarsi se rotola sulla schiena, la capsula è in grado di orientarsi in modo che il suo ago possa essere iniettato nel rivestimento dello stomaco. Nella versione originale , la punta dell’ago era costituita da insulina compressa, che si scioglieva nel tessuto dopo essere stata iniettata nella parete dello stomaco.

La nuova pillola descritta nello studio Nature Biotechnology mantiene la stessa forma, permettendo alla capsula di orientarsi correttamente una volta arrivata nello stomaco. Tuttavia, i ricercatori hanno ridisegnato l’interno della capsula in modo che potesse essere utilizzato per fornire farmaci liquidi, in quantità maggiori, fino a 4 milligrammi.

La somministrazione di farmaci in forma liquida può aiutarli a raggiungere il flusso sanguigno più rapidamente, il che è necessario per farmaci come l’insulina e l’adrenalina, utilizzati per trattare le risposte allergiche.

I ricercatori hanno progettato il loro dispositivo per colpire lo stomaco, piuttosto che le parti successive del tratto digestivo, perché il tempo necessario affinché qualcosa raggiunga lo stomaco dopo essere stato ingerito è abbastanza uniforme da persona a persona, afferma Traverso. Inoltre, il rivestimento dello stomaco è spesso e muscoloso, il che rende possibile l’iniezione di droghe mitigando gli effetti collaterali dannosi.

La nuova capsula di somministrazione è piena di liquido e contiene anche un ago per iniezione e uno stantuffo che aiuta a spingere il liquido fuori dalla capsula. Sia l’ago che lo stantuffo sono tenuti in posizione da una pallina di zucchero solido. Quando la capsula entra nello stomaco, l’ambiente umido fa dissolvere il pellet, spingendo l’ago nel rivestimento dello stomaco, mentre lo stantuffo spinge il liquido attraverso l’ago. Quando la capsula è vuota, un secondo stantuffo riporta l’ago nella capsula in modo che possa essere espulso in sicurezza attraverso il tratto digestivo.

Livelli significativi

Nei test sui maiali, i ricercatori hanno dimostrato di poter rilasciare un anticorpo monoclonale chiamato adalimumab (Humira) a livelli simili a quelli ottenuti con l’iniezione. Questo farmaco è usato per trattare i disturbi autoimmuni come la malattia infiammatoria intestinale e l’artrite reumatoide. Hanno anche fornito un tipo di farmaco proteico noto come agonista del recettore GLP-1, che viene usato per trattare il diabete di tipo 2.

“La somministrazione di anticorpi monoclonali per via orale è una delle maggiori sfide che dobbiamo affrontare nel campo della scienza della somministrazione dei farmaci”, afferma Traverso. “Dal punto di vista ingegneristico, la capacità di fornire anticorpi monoclonali a livelli significativi trasforma davvero il modo in cui iniziamo a pensare alla gestione di queste condizioni”.

Inoltre, i ricercatori hanno somministrato agli animali capsule per diversi giorni e hanno scoperto che i farmaci venivano consegnati in modo coerente ogni volta. Inoltre, non hanno trovato segni di danni al rivestimento dello stomaco a seguito delle iniezioni, che penetrano per circa 4,5 millimetri nel tessuto.

Il team del MIT sta ora lavorando con Novo Nordisk per sviluppare ulteriormente il sistema.

“Sebbene sia ancora agli inizi, riteniamo che questo dispositivo abbia il potenziale per trasformare i regimi di trattamento in una vasta gamma di aree terapeutiche”, afferma Rahbek. “La ricerca e lo sviluppo in corso di questo approccio significano che diversi farmaci che attualmente possono essere somministrati solo tramite iniezioni parenterali (vie non orali) potrebbero essere somministrati per via orale in futuro. Il nostro obiettivo è portare il dispositivo negli studi clinici il prima possibile”.


Altri autori del documento includono il professor Robert Langer del David H. Koch Institute del MIT, Brian Jensen Mette Poulsen, Brian Mouridsen, Mikkel Oliver Jespersen, Rikke Kaae Kirk, Jesper Windum, Frantisek Hubalek, Jorrit Water, Johannes Fels, Stefan Gunnarsson, Adam Bohr, Ellen Marie Straarup, Mikkel Wennemoes Hvitfeld Ley, Xiaoya Lu, Jacob Wainer, Joy Collins, Siddartha Tamang, Keiko Ishida, Alison Hayward, Peter Herskind, Stephen Buckley e Niclas Roxhed.

La ricerca è stata finanziata da Novo Nordisk, dal National Institutes of Health, dalla National Science Foundation, dal Dipartimento di ingegneria meccanica del MIT, dalla divisione di gastroenterologia del Brigham and Women’s Hospital e dal fondo di borse di studio Viking Olof Bjork.

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