Инженеры Стэнфордского университета разработали инъекционную технологию хранения гидрогеля, которая позволяет вводить препарат GLP-1 каждые четыре месяца по сравнению с повторными инъекциями каждый день. Этот одноинъекционный препарат на основе гидрогеля позволяет существенно снизить частоту терапевтического вмешательства, значительно улучшить качество жизни пациентов и снизить осложнения лечения диабета.

Инженеры-материалисты Стэнфордского университета разработали новую систему доставки гидрогеля, которая превращает ежедневные или еженедельные инъекции лекарств от диабета и контроля веса (таких как Ozempic, Mounjaro, Trulicity, Victoza и т. д.) в инъекции каждые четыре месяца. В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports Medicine 21 ноября, исследователи полагают, что эта система значительно улучшит контроль диабета и веса, повысит соблюдение пациентами режима приема лекарств и поможет пациентам с диабетом 2 типа улучшить здоровье в долгосрочной перспективе.

Эти препараты действуют, имитируя гормон глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1). Но хотя эти препараты могут помочь людям контролировать свой рацион и вес, ежедневные или еженедельные инъекции могут стать бременем для многих пациентов.

Эрик Аппель, доцент кафедры материаловедения и инженерии Стэнфордского университета и главный исследователь нового гидрогеля, сказал: «Соблюдение режима лечения является одной из самых больших проблем в лечении диабета 2 типа. Всего три инъекции в год облегчат пациентам с диабетом или ожирением соблюдение режима лечения».

500 миллионов человек во всем мире страдают диабетом 2 типа, в том числе 130 миллионов только в Соединенных Штатах. По оценкам, ежегодная стоимость лечения в Соединенных Штатах достигает 400 миллиардов долларов. GLP-1, препарат, появившийся совсем недавно, был провозглашен «чудо-лекарством», имеющим мало побочных эффектов и способным эффективно контролировать потребление энергии, помогая пациентам повысить чувство сытости, уменьшить чувство голода и нацелиться на другие диетические эффекты, связанные с вознаграждением.

Новый нанокомпозитный гидрогель

Секрет гидрогелей заключается в уникальных физических свойствах наночастиц, лежащих в их основе. Гидрогели не являются чем-то новым — например, из них сделаны контактные линзы, которые сегодня носят многие люди, — но эти гидрогели созданы так, чтобы противостоять разрыву и сохранять свою форму. Гидрогель состоит из полимеров и наночастиц, которые слабо связаны друг с другом, поэтому они остаются вместе, как гель, но медленно рассеиваются с течением времени. Гидрогели представляют собой сети полимерных цепей и наночастиц, которые удерживают молекулы лекарства на месте до тех пор, пока сеть не растворится, высвобождая лекарство.

«Наш гидрогель тает в течение нескольких месяцев, как кубик сахара в воде, растворяя молекулу за молекулой», — объясняет Аппель. «Я часто говорю, что гидрогель скрепляется своего рода молекулярной застежкой-липучкой, которая хорошо прилипает, но ее легко разделить».

Новый гидрогель, технически известный как гидрогель полимер-наночастицы (ПНП), имеет «достаточный» поток жидкости, чтобы его можно было легко вводить с помощью стандартной иглы, он гелеобразен и достаточно стабилен в организме, чтобы сохраняться до четырех месяцев. Молекулы лекарственного средства GLP-1 входят в состав гидрогеля. Со временем гидрогель медленно тает, и молекулы лекарства также упаковываются.

Ваш врач введет небольшой кусочек гидрогеля, содержащего лекарство, в удобное место под кожей, например, в подмышку. Для инженеров ключевым моментом было то, как спроектировать гидрогель так, чтобы он был достаточно маленьким, чтобы быть удобным и незаметным для пациента, но при этом достаточно большим и достаточно прочным, чтобы прослужить целых четыре месяца. Аппель считает, что его команда добилась этой меры контроля.

«Мы выбрали четырехмесячный период, чтобы он соответствовал тому времени, когда люди действительно будут обращаться к своему врачу или эндокринологу, поэтому мы были так конкретны в отношении периода выпуска», — сказал Аппель.

Потенциал многообещающий

На данный момент команда с большим успехом протестировала новую систему доставки лекарств на лабораторных мышах. Одна инъекция этого препарата на основе гидрогеля улучшила уровень сахара в крови и контроль веса у крыс по сравнению с ежедневными инъекциями основного коммерческого препарата.

Хотя этот конкретный гидрогель был разработан специально для четырехмесячного режима тестирования GLP-1, команда успешно настроила сроки выпуска от нескольких дней до шести месяцев. Эта система использовалась в других белках, вакцинах и даже терапевтических клетках, и есть доказательства того, что препараты GLP-1 также снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний. Все эти признаки указывают на потенциальное применение этой системы доставки лекарств для других лекарств и других состояний. Очень многообещающие результаты были получены даже у детей с диабетом 1 типа.

В следующий раз исследователи проверят его на свиньях, чья кожа и эндокринная система наиболее похожи на человеческие. Если эти испытания пройдут по плану, мы сможем увидеть клинические испытания на людях в течение полутора-двух лет.

«По крайней мере, мы проложили путь к расширенному выпуску средств против диабета и ожирения на основе GLP-1, которые могут оказать положительное влияние на лечение диабета 2 типа и, возможно, других заболеваний», — сказал Аппель.