Passi in avanti verso la creazione di insulina in pillole

I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering e Applied Sciences  hanno sviluppato un metodo di somministrazione orale che potrebbe trasformare radicalmente il modo in cui i diabetici mantengono sotto controllo i livelli di zucchero nel sangue.
Non solo la terapia orale di insulina promette di migliorare la qualità della vita per oltre 40 milioni di persone con diabete di tipo 1 in tutto il mondo, ma potrebbe anche mitigare molti degli effetti collaterali potenzialmente letali della malattia che derivano dal fatto che i pazienti non riescono a farsi le iniezioni necessarie. La ricerca è stata pubblicata negli Atti della National Academy of Sciences.
La terapia insulinica, mediante iniezione sotto la pelle o erogata da una pompa per insulina, tiene generalmente sotto controllo i livelli di glucosio della maggior parte dei diabetici. “Ma molte persone non riescono ad aderire a questo regime a causa del dolore, della fobia degli aghi e dell’interferenza con le normali attività”, ha detto l’autore senior Samir Mitragotri, professore di bioingegneria Hiller e Hansjorg Wyss, professore di ingegneria biologicamente ispirata al SEAS. “Le conseguenze del conseguente scarso controllo glicemico possono portare a seri problemi di salute”.
Trovare un modo per somministrare insulina per via orale è stato elusivo; la proteina non sta bene quando incontra l’ambiente acido dello stomaco e viene scarsamente assorbita dall’intestino. La chiave del nuovo approccio è di portare l’insulina in un liquido ionico costituito da colina e acido geranico che viene poi inserito in una capsula con rivestimento enterico resistente agli acidi. La formulazione è biocompatibile, facile da produrre e può essere conservata fino a due mesi a temperatura ambiente senza degradazione, che è più lunga di alcuni prodotti di insulina iniettabili attualmente sul mercato.
“Una volta ingerita, l’insulina deve percorrere un impegnativo percorso ad ostacoli prima che possa essere efficacemente assorbita nel flusso sanguigno”, ha detto Mitragotri, che è anche membro del Core Faculty presso il Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard. “Il nostro approccio è come un coltellino svizzero, dove una pillola ha gli strumenti per affrontare ciascuno degli ostacoli che si incontrano”.
Incapsulando la formulazione liquida insulino-ionica in un rivestimento enterico, la squadra ha superato il primo ostacolo, resistendo alla rottura degli acidi gastrici nell’intestino. Questo rivestimento polimerico si dissolve quando raggiunge un ambiente più alcalino nell’intestino tenue, dove viene rilasciato il liquido ionico contenente l’insulina.
“Quando una molecola proteica come l’insulina entra nell’intestino, ci sono molti enzimi la cui funzione è di degradare le proteine ​​in amminoacidi più piccoli”, ha spiegato la prima autrice Amrita Banerjee, che ha condotto la ricerca mentre lavorava come postdottorato nel laboratorio di Mitragotri, e è ora un assistente professore alla North Dakota State University. “Ma l’insulina di origine ionica liquida rimane stabile.”
La formulazione di acido colino-geranico ha anche dimostrato di essere abile nel penetrare due ultime barriere: lo strato di muco che riveste l’intestino e le strette giunzioni cellulari della parete dell’intestino, attraverso le quali farmaci di grandi molecole come l’insulina non possono facilmente passare.
Altri ricercatori hanno provato vari modi per superare queste barriere – reingegnerizzando la molecola di insulina, rivestendola con polimeri protettivi e introducendo additivi per inibire la rottura per enzimi o per migliorare l’assorbimento. Tuttavia, nessun prodotto di somministrazione orale di insulina è attualmente disponibile nella clinica.
“È stato il sacro graal del rilascio di farmaci per sviluppare modi per somministrare proteine ​​e peptidi come l’insulina per via orale, invece dell’iniezione”, ha dichiarato Mark Prausnitz, professore di Regents e J. Erskine Love, Jr. Chair in Ingegneria chimica e biomolecolare al Georgia Institute of Technology. Prausnitz, che non è stato coinvolto nella ricerca, ha aggiunto: “Questo studio mostra risultati notevoli in cui l’insulina somministrata per via orale in combinazione con un liquido ionico funziona bene come un’iniezione convenzionale. Le implicazioni di questo lavoro in medicina potrebbero essere enormi, se i risultati possono essere tradotti in pillole che somministrano in modo sicuro ed efficace l’insulina e altri farmaci peptidici agli esseri umani”.
L’insulina ingerita per via orale imiterebbe più fedelmente il modo in cui il pancreas di un individuo sano produce e distribuisce insulina al fegato, dove viene estratto fino all’80% e il resto viene fatto circolare attraverso il flusso sanguigno. Potrebbe anche mitigare gli effetti avversi di prendere iniezioni per un lungo periodo di tempo.
Banerjee ha anche osservato che l’insulina ionica liquida può essere preparata in un processo ad una fase che potrebbe essere facilmente ridimensionato per una produzione industriale economica, rendendo il costo di produzione della formulazione orale facilmente gestibile.
La Mitragotri prevede di condurre ulteriori test sugli animali della formulazione e studi tossicologici e di biodisponibilità a lungo termine. I ricercatori sono ottimisti sul fatto che se tutto andrà bene, ottenere l’approvazione per eventuali studi clinici sugli esseri umani sarà reso più facile dal fatto che gli ingredienti chiave nei loro liquidi ionici – colina e acido geranico – sono già considerati sicuri. La Food and Drug Administration ha stabilito una dose giornaliera raccomandata di colina, un nutriente essenziale simile alla vitamina; e l’acido geranico, una sostanza chimica presente naturalmente nel cardamomo e nella citronella, è ampiamente usato come additivo alimentare.
Se ulteriori ricerche avanzano come sperato, l’approccio potrebbe essere utilizzato per la somministrazione orale di altre proteine.
L’Office of Technology Development di Harvard sta perseguendo attivamente opportunità di commercializzazione per questa tecnologia e sta promuovendo il suo sviluppo attraverso l’acceleratore biomedico Blavatnik.