تزریق انسولین از طریق کپسول خوراکی

یک تیم تحقیقاتی، کپسولی ارائه داده است که می‌تواند دوز خوراکی انسولین را به بدن وارد کند. این کپسول می‌تواند به طور بالقوه جایگزین تزریق‌های انسولینی شود که بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 باید هر روز بزنند.

این کپسول که به اندازه یک زغال اخته می‌باشد، حاوی یک سوزن کوچک ساخته شده از انسولین فشرده است که پس از وارد شدن به معده، تزریق می‌شود. در آزمایشی بر روی حیوانات، محققان نشان دادند که می‌توانند از طریق این کپسول، انسولین کافی را برای کاهش قند خون عرضه کنند که دوز آن برابر با آمپول‌های تزریقی داخل پوست است. آنها همچنین نشان دادند که این کپسول می‌تواند با انتقال سایر مواد پروتئینی نیز سازگار شود.

رابرت لانگر، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه می‌گوید: “ما واقعا امیدواریم که این مدل جدید از کپسول بتواند روزی به بیماران دیابتی و شاید هر کسی که نیاز به درمانی داشته باشد که در حال حاضر تنها با تزریق انجام می‌شود، کمک کند.”

جیووانی تراورسو، استادیار بیمارستان بریگهام و بیمارستان زنان، دانشکده پزشکی هاروارد، و دانشمند بخش مهندسی مکانیک MIT، جایی که او به عنوان عضو هیئت علمی در سال 2019 برگزیده شد، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه است. اولین نویسنده این مقاله، الکس آبرامسون، فارغ التحصیل MIT است. تیم تحقیقاتی همچنین شامل دانشمندان شرکت داروئی Novo Nordisk می‌باشد.

خودگردانی

چند سال پیش، تراورسو، لانگر و همکارانش نوعی کپسول ساختند که سوزن‌های کوچکی درون آن بکار رفته بود و می‌توانست برای تزریق داروها از طریق معده یا روده کوچک استفاده شود. اما در این کپسول جدید، محققان طراحی کپسول را تغییر دادند و آن را از چند سوزنی به یک سوزن تبدیل کردند، چرا که در نوع چند سوزنی، هنگامی که کپسول داخل معده می‌شد، با اسید معده تجزیه می‌شد و اثرش از بین می‌رفت.

نوک این سوزن از 100 درصد انسولین فشرده شده و منجمد شده و با استفاده از همان فرآیندی که برای تشکیل قرص‌های دارویی استفاده می‌شود، ساخته شده است. خود سوزن نیز از مواد قابل تجزیه ساخته شده است.

در داخل کپسول، سوزن به یک انسولین فشرده متصل شده است که توسط یک دیسک کوچک ساخته شده از قند نگهداری می‌شود. وقتی کپسول بلعیده شود، آب داخل معده، دیسک قندی را حل می‌کند و باعث آزاد شدن انسولین و تزریق سوزن به دیواره معده می‌شود.

دیواره معده، گیرنده درد ندارد، بنابراین محققان معتقدند که بیمار نمی‌تواند تزریق را حس کند. برای اطمینان از تزریق دارو به دیواره معده، محققان سیستمی را طراحی کردند که دیگر اهمیت ندارد کپسول چگونه در معده قرار می‌گیرد، بلکه می‌تواند خود را هدایت کند، به طوری که سوزن در تماس با دیواره معده قرار گیرد.

تراورسو می‌گوید: “زمانی که کپسول را می‌خورید، می‌توانید مطمئن باشید که سوزن آن با بافت معده شما تماس برقرار می‌کند.”

محققان این سیستم را از ویژگی خودگردانی نوعی لاک‌پشت الهام گرفتند که به عنوان “لاک پشت لئوپارد” شناخته می‌شود. این لاک‌پشت، که در آفریقا یافت می‌شود، دارای پوسته‌ای گنبدی شیب‌دار است، که به او اجازه می‌دهد هنگام چپه شدن دوباره برگردانده شود. محققان با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری، یک نوع طرحی از این لاک را برای کپسول خود ساختند، که به آن امکان می‌دهد حتی در محیط‌های سخت معده نیز خود را به حالت صحیح برگرداند.

آبرامسون، اولین نوسینده این مطالعه می‌گوید: “در هنگام تزریق، تماس سوزن با بافت معده اهمیت دارد و اگر فردی حرکت داشته باشد یا معده‌اش بلرزید (برای مثال هنگام خندیدن)، دستگاه از جهت‌گیری مطلوبش منحرف نمی‌شود.”

هنگامی که نوک سوزن به داخل دیواره معده تزریق می‌شود، انسولین با سرعت و میزانی که بتواند توسط محققان کنترل شود، درون معده حل می‌شود. در این مطالعه، حدود یک ساعت طول کشید تا تمام انسولین به طور کامل به جریان خون وارد شد.

راحت‌تر برای بیماران

در آزمایشات بر روی خوک‌ها، محققان توانستند موفق به انتقال 300 میکروگرم انسولین شوند. اخیرا آنها توانسته‌اند دوز را به 5 میلی گرم افزایش دهند، که تقریبا برابر با مقداری است که بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 باید تزریق کنند.

پس از آنکه محتویات کپسول آزاد شود، می‌تواند بدون هیچگونه ضرری از طریق دستگاه گوارش عبور کند. محققان هیچ اثر نامطلوبی از کپسول، که از مواد پلیمری قابل تجزیه و اجزای فولاد ضد زنگ ساخته شده است، یافت نکردند.

در حال حاضر تیم تحقیق MIT به همراه شرکت دارویی Novo Nordisk ، در حال ادامه توسعه تکنولوژی و بهینه‌سازی روند تولید کپسول‌ها هستند. آنها بر این باورند که این نوع از دارو می‌تواند برای تزریق هر پروتئینی که به طور معمول از طریق آمپول انجام می‌گیرد، استفاده شود. مانند داروهای ضد سرکوب کننده ایمنی که برای درمان آرتریت روماتوئید یا بیماری التهابی روده تزریق می‌شود. همچنین ممکن است برای تزریق اسیدهای نوکلئیک مانند DNA و RNA  نیز مفید باشد.

تراورسو می‌گوید: “هدف ما این است تا کار را برای بیماران، به ویژه بیمارانی که نیاز به داروهای تزریقی دارند، آسان‌تر کنیم.” “مدل کلاسیک این کپسول جدید، انسولین است اما در آینده بسیاری از مدل‌های دیگر وجود خواهند داشت.”

بودجه این تحقیق توسط شرکت  Novo Nordisk، موسسه ملی بهداشت، دانش پژوهان فارغ التحصیل بنیاد ملی علوم در بریگام و بیمارستان زنان، بورس تحصیلی پژوهشی وایکینگ اولاف بجور و برنامه فرصت‌های تحقیقاتی کارشناسی MIT تأمین شد.