L’insulina ‘intelligente’ potrebbe prevenire l’ipoglicemia durante il trattamento del diabete

I bioingegneri dell’UCLA e i loro colleghi hanno sviluppato un nuovo tipo di insulina che potrebbe aiutare a prevenire l’ipoglicemia nelle persone che usano il farmaco per gestire il diabete. Il trattamento viene valutato per potenziali studi clinici e, in caso di successo, potrebbe modificare la cura del diabete. Lo studio è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences .

L’insulina è un ormone prodotto naturalmente nel pancreas. Aiuta il corpo a regolare il glucosio, che viene consumato attraverso il cibo e fornisce energia al corpo.

Il diabete si verifica quando il corpo di una persona non produce naturalmente insulina (diabete di tipo 1) o non utilizza in modo efficiente l’insulina prodotta (tipo 2). In entrambi i casi, viene prescritta una dose regolare di insulina per gestire la malattia, che colpisce oltre 400 milioni di persone in tutto il mondo.

Generalmente, le persone che hanno bisogno di usare l’insulina controllano i loro livelli di zucchero nel sangue con un misuratore di glucosio o un sistema di monitoraggio continuo della glicemia e quindi calcolano la loro dose di insulina di conseguenza. Inoltre, un regolare apporto di carboidrati è importante per mantenere normali i livelli di zucchero nel sangue. Entrambi questi requisiti sono necessariamente soggetti all’errore umano, che può avere conseguenze potenzialmente devastanti.

Un sovradosaggio di insulina può causare ipoglicemia, quando il livello di zucchero nel sangue è troppo basso. Ciò potrebbe portare a convulsioni, coma e, in casi estremi, alla morte.

Come controllo di sicurezza, il team guidato dall’UCLA ha sviluppato un tipo di insulina “intelligente”, chiamata i-insulina, che può impedire che i livelli di zucchero nel sangue si abbassino troppo.

All’interno del corpo, l’insulina agisce come una “chiave” per aiutare il glucosio a entrare nelle cellule dal flusso sanguigno. Quando l’insulina si attacca alla superficie di una cellula, attiva una proteina all’interno della cellula, chiamata trasportatore di glucosio, che quindi si fa strada verso la superficie della cellula. Questa molecola porta quindi il glucosio circostante dal sangue nella cellula.

Il team di ricerca ha aggiunto un’ulteriore molecola all’insulina per creare la nuova insulina intelligente. Questa molecola aggiunta, chiamata inibitore del trasportatore del glucosio, blocca chimicamente la molecola del trasportatore di glucosio che è arrivata in superficie. La sua presenza non impedisce a tutto il glucosio di entrare, né blocca permanentemente le molecole del trasportatore. Invece, fa parte di un processo dinamico che dipende da quante molecole di inibitore e glucosio sono presenti.

“La nostra nuova i-insulina funziona come una chiave ‘intelligente'”, ha detto il ricercatore principale dello studio Zhen Gu, professore di bioingegneria presso la Samueli School of Engineering della UCLA. “L’insulina fa entrare il glucosio nella cellula, ma la molecola inibitoria aggiunta impedisce di entrare troppo quando lo zucchero nel sangue è normale, mantenendo i livelli di zucchero nel sangue a livelli normali e riducendo il rischio di ipoglicemia.”

“Questa i-insulina può anche rispondere rapidamente a livelli elevati di glucosio”, ha aggiunto Jinqiang Wang, autore coproduttore dello studio e ricercatore postdoctoral nel gruppo di ricerca di Gu. “Ad esempio, dopo un pasto, quando i livelli di glucosio salgono, anche il livello di insulina nel sangue aumenta rapidamente, il che aiuta a normalizzare il livello di glucosio.”

Il team di ricerca guidato dall’UCLA ha testato l’insulina intelligente sui topi con diabete di tipo 1. I livelli di glucosio controllati con i-insulina entro il range normale fino a 10 ore dopo una prima iniezione. Una seconda iniezione tre ore dopo ha esteso la protezione dall’ipoglicemia.

“Il prossimo passo è valutare ulteriormente la biocompatibilità a lungo termine del sistema di insulina modificato in un modello animale prima di decidere se passare a studi clinici”, ha detto il co-autore Dr. John Buse, direttore del Diabetes Care Center presso l’Università della Carolina del Nord alla Chapel Hill School of Medicine. La visione, se realizzata, sarebbe uno dei progressi più entusiasmanti nella cura del diabete “.

“La nuova insulina ha il potenziale per essere ottimizzata per i tempi di risposta e per quanto tempo potrebbe durare nel corpo prima che fosse necessaria un’altra dose”, ha detto Gu. “E potrebbe essere consegnato con altri metodi, come una patch cutanea che monitora automaticamente i livelli di zucchero nel sangue o in pillole.”

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L’altro autore principale dello studio è Jicheng Yu, capo ufficiale scientifico della compagnia farmaceutica Zenomics e ex studente di dottorato nel laboratorio di Gu.

Gli autori dello studio dell’UCLA sono studiosi post-dottorato di bioingegneria Zejun Wang e Jun Fang; Julian Whitelegge, professore a contratto presso l’UCLA Jane e Terry Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior; e il professore di bioingegneria UCLA, Song Li. Altri autori sono elencati nell’articolo della rivista.

Gu è anche membro dell’UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center e del California NanoSystems Institute.

Presso l’Università della Carolina del Nord, Buse è anche il preside associato per la ricerca clinica, capo della Divisione di Endocrinologia e Metabolismo e direttore dell’Istituto di traduzione e scienze della traduzione e della clinica del Nord Carolina (NC TraCS). Lo studio è stato supportato dal National Institutes of Health e dalla JDRF, un’organizzazione internazionale di ricerca sul diabete.

Gli autori hanno richiesto un brevetto sulla tecnologia.

Fonte
eurekalert.org