Тесты на животных показывают, что вещество работает как собственная система организма. Люди с сахарным диабетом I типа вынуждены вводить себе несколько раз в день инсулин собственного производства для поддержания здорового уровня гормона, поскольку их организм естественным образом вырабатывает недостаточно. Инъекции также должны быть рассчитаны в соответствии с приемом пищи и физическими упражнениями, поскольку необходимо контролировать любое потребление глюкозы.
Исследования инсулина, чувствительного к глюкозе, или «умного» инсулина, надеются улучшить качество жизни людей с сахарным диабетом I типа путем разработки формы инсулина, которую необходимо вводить реже, обеспечивая при этом контроль уровня глюкозы в крови в течение более длительного периода времени.
Команда из Чжэцзянского университета, Китай, недавно опубликовала исследование, документирующее усовершенствованную интеллектуальную инсулиновую систему на животных моделях — текущая работа не предполагает каких-либо испытаний на людях. Их инсулин был способен регулировать уровень глюкозы в крови в течение недели у мышей с диабетом и минипигов после однократной подкожной инъекции.
«Теоретически, [умный инсулин] невероятно важен в будущем», — сказал Стив Бейн, клинический директор подразделения исследований диабета в Университете Суонси, который не принимал участия в исследовании. «Это изменило бы правила игры».
Новый умный инсулин основан на форме инсулина, модифицированной глюконовой кислотой, которая образует комплекс с полимером благодаря химическим связям и сильному электростатическому притяжению. Когда инсулин попадает в полимерную ловушку, его сигнальная функция блокируется, что позволяет вводить инсулин в течение недели с помощью одной инъекции без риска передозировки.
Решающее значение для «чувствительной к глюкозе» природы этой системы имеет тот факт, что химические структуры глюкозы и глюконовой кислоты чрезвычайно схожи, что означает, что две молекулы связываются очень сходными способами. Когда глюкоза встречается с комплексом инсулин-полимер, она может вытеснить часть связанного инсулина и образовать свои собственные химические связи с полимером. Связывание глюкозы также нарушает электростатическое притяжение и дополнительно способствует высвобождению инсулина.
Предпочтительно связываясь с полимером, глюкоза способна инициировать высвобождение инсулина. И степень этого высвобождения инсулина зависит от количества присутствующей глюкозы: между приемами пищи, когда уровень глюкозы в крови довольно низкий, выделяется лишь небольшое количество инсулина. Он известен как базальный инсулин и необходим для базового регулирования уровня сахара в крови.
Но после еды, когда уровень глюкозы в крови резко повышается, выделяется гораздо больше инсулина. Теперь организм может должным образом регулировать избыток сахара, предотвращая аномально высокий уровень глюкозы, известный как гипергликемия. Долгосрочные последствия гипергликемии у людей включают повреждение нервов рук и ног и необратимое повреждение зрения.
Эта система имитирует естественный процесс организма, при котором инсулин также выделяется в ответ на глюкозу.
Новый умный инсулин был протестирован на пяти мышах и трех минипигах — минипиги часто используются в качестве модели на животных, которые физиологически более похожи на людей. Один из трех минипигов получил немного меньшую дозу умного инсулина, а два других — более высокую дозу. Свинья, получавшая меньшую дозу, показала наилучший ответ: уровень глюкозы в ее крови строго контролировался и возвращался к нормальному значению после приема пищи.
Во время лечения у двух других свиней уровни глюкозы все еще были выше диапазона, наблюдаемого у здоровых животных, хотя они были значительно снижены по сравнению с уровнями до инъекции. Регулирование уровня глюкозы в крови также было более жестким по сравнению с ежедневными инъекциями инсулина.
Однако следует отметить, что у минипига с наилучшей реакцией также был самый низкий уровень глюкозы в крови до лечения, что может объяснить, почему препарат, казалось, так хорошо подействовал на это животное.
Важно отметить, что все эти эффекты были долговременными — улучшение регуляции можно было наблюдать уже через неделю после лечения. И введение животным инсулина smart не привело к значительному иммунному ответу, что может быть распространенной ошибкой при введении биоматериалов животным или людям.
