新发现:胰岛素和普兰林肽的二合一注射可能有效治糖尿病

2020-05-14

  导言:根据国际糖尿病联盟(IDF)2017年统计数据显示:全球糖尿病成人患者约有4.25亿,全球20-79岁女性的糖尿病患病率约为8.4%,男性患病率约为9.1%。预计到2045年,糖尿病患者可能达到6.29亿。胰岛素和普兰林肽(一种类似于淀粉样蛋白的药物)治疗糖尿病比单纯胰岛素治疗更有效。斯坦福大学的一个研究小组5月11在发表在《自然生物医学工程》杂志上的研究表明,胰岛素和普兰林肽的二合一注射可能有效控制糖尿病患者的血糖。


  斯坦福大学的一个研究小组已经开发出一种方法,能够提高常规糖尿病患者控制血糖的胰岛素注射的有效性。


  在材料科学家埃里克·阿佩尔(Eric Appel)的领导下,这一进展可能使糖尿病患者能够采取双作用注射,其中包含胰岛素与一种基于第二种激素(即胰淀素)的药物结合。胰淀素与胰岛素具有协同作用,可以在进食后控制血糖水平,这种方式比单独使用胰岛素更有效,并能模拟进食后的自然情况。


  虽然基于胰淀素的药物已经可以在市场上买到,但据估计,接受胰岛素治疗的糖尿病患者中,只有不到1%的人接受这种补充治疗,因为在体内无缝协同工作的两种激素太不稳定,无法在同一个注射器中共存。
  5月11日发表在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志上的一篇研究论文的资深作者阿佩尔表示,“对大多数患者来说,第二次注射胰岛素是一个真正的障碍。我们的配方可以让它们一次注射或在胰岛素泵中同时注射。”

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  这项新技术包含一层保护膜,包裹胰岛素和胰淀素分子,是首次允许它们在一次注射中共存。
  阿佩尔表示,“这种保护膜在血液中溶解,使这两种重要的激素以一种模仿它们在健康个体中的作用的方式协同工作。”


  到目前为止,研究人员已经在实验室中测试了包装器的稳定性,并做了临床前实验,看看他们的二合一注射是如何在最先进的临床前糖尿病模型猪身上发挥作用的。但是,由于两种药物都已经上市,而且双药制剂已经在先进的模型中进行了测试,研究小组只需要证明他们的技术对人体无毒,就可以在人体中开始试验,使这项技术比大多数早期药物更接近市场。


  阿佩尔和他的合作者希望,有一天,这种方法能显著增加胰淀素的使用,并改善全球约4.5亿青少年(1型)糖尿病或成人(2型)糖尿病患者的血糖管理。


  阿佩尔说,尽管目前很少有糖尿病患者在注射胰岛素后服用以胰淀素为基础的药物,但那些患者确实受益匪浅。过去的临床数据显示,服用这两种药物的患者体重减轻,能更好地控制血糖。加强糖尿病管理可以降低严重并发症的风险,如肾功能衰竭、失明、心脏病和截肢,所有这些都是糖尿病患者的隐忧。


  如果包装方法能够将胰岛素和胰淀素结合在一起,这将为糖尿病患者提供一种模拟其在人体内自然分泌的便捷方法。在非糖尿病患者中,胰淀素也是由产生胰岛素的胰腺细胞分泌的。胰岛素能促进细胞对糖的吸收,使糖从血液中排出。


  就胰淀素而言,它可以做三件事来控制血糖。首先,它阻止另一种激素胰高血糖素(glucagon),让身体释放储存在肝脏中的额外糖分。其次,它会在进餐时产生一种“饱腹感”,从而减少食物的摄入。第三,它实际上减缓了身体对食物的吸收,降低了饭后血糖的典型峰值。这三个都是糖尿病治疗的福音。


  为了使胰岛素和胰淀素在一个注射器中配对成为可能,研究人员开发了一种由聚乙二醇(PEG)制成的分子包装,PEG是一种常见的无毒化学物质,从化妆品到泻药领域都有使用。斯坦福大学的研究小组使用了一种新型的聚乙二醇,其末端有一种分子尼龙搭扣,叫做葫芦脲醇聚乙二醇或CB-PEG。CB-PEG具有类似尼龙搭扣的能力,使其能够分别可逆地与胰岛素和胰淀素结合,保护每个分子的不稳定部分不受破坏。然而,一旦注射到体内,药物就会从CB-PEG中释放出来,并且可以自由发挥作用。


  阿佩尔表示,“CB-PEG是一种全新的化学实体,”在稳定性的实验室测试中,研究人员将包装好的和未包装好的胰岛素加热至正常体温并摇晃它,这一过程被称为应激老化。他们发现,未受保护的胰岛素在试管中仅稳定10小时,但100小时后“聚乙二醇化”胰岛素仍然完全活跃。如果没有包装,两种药物组合在3小时内就会失效。


  然而,更令人印象深刻的是,聚乙二醇化胰岛素和胰淀素的联合制剂至少在100小时内保持稳定,这可能是一个足够长的保质期,意味着联合制剂可以通过胰岛素泵输送。


  在动物研究中,研究人员发现双药制剂的活性有明显的重叠,这一重要发现表明,该方法与健康人体内发生的情况非常相似,包括几乎完全抑制胰高血糖素(一种告诉肝脏释放储存糖的激素),即使这个人刚刚吃了一顿饭。


  阿佩尔表示,“至少可以说,我们对研究结果感到非常兴奋,”他目前已经申请了这项技术的专利。

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