La cremallera sintética podría ser la secreto de la revolucionaria terapia de insulina «inteligente» – ScienceDaily

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Para las personas con diabetes insulinodependiente, el control glucémico es un trabajo de tiempo completo. Pero, ¿qué pasaría si su medicamento pudiera hacer el trabajo por ellos: una insulina cuya actividad en el torrente sanguíneo responde a los niveles de glucosa en sangre y se ajusta en consecuencia? Una invención del profesor Michael A. Weiss, MD, PhD, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana, podría conducir precisamente a eso.

En un estudio pionero publicado en la revista revisada por pares PNAS, Weiss y su equipo describen el uso de un «interruptor» sintético que se puede abrir o cerrar con un simple sensor de azúcar. El estudio fue en parte colaborativo con Thermalin, Inc., una pequeña empresa de biotecnología fundada por Weiss en 2008.

Su concepto explota un mecanismo natural, llamado «bisagra protectora», que se incorpora a las insulinas de los vertebrados. La bisagra protectora es una característica estructural natural que evolucionó hace más de 500 millones de años para mantener la hormona estable en su estado cerrado pero plegable y funcional en su estado abierto.

«La razón por la que la insulina sensible a la glucosa es importante es que la barrera más grande para el uso eficaz de la insulina, especialmente en la diabetes tipo 1, es el miedo a las consecuencias de reducir el azúcar en la sangre», dijo Weiss, quien también es presidente. del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular.

Consecuencias inmediatas de un nivel muy bajo de azúcar en sangre (hipoglucemia) pueden incluir delirio, convulsiones o pérdida del conocimiento, y los episodios repetidos de hipoglucemia grave pueden causar deterioro cognitivo. Por otro lado, la hiperglucemia crónica (hiperglucemia) puede provocar ceguera, accidente cerebrovascular o amputación. Mantenerse dentro del rango deseado de glucosa en sangre es un delicado equilibrio al que se enfrentan los diabéticos insulinodependientes todos los días.

Pero Weiss dijo que prevé un futuro en el que las personas no tengan que elegir arriesgar su salud a largo plazo para protegerse de los peligros inmediatos de la hipoglucemia grave.

«La promesa de este tipo de insulina ‘inteligente’ es que transformaría el cuidado de la diabetes, para que la gente ya no tenga que preocuparse», dijo Weiss. «Con nuestra invención, predecimos que cuando baja el azúcar en sangre, la bisagra se cierra. Pero habrá mucho trabajo por hacer para traducir nuestra prueba de principio en un producto aprobado por la FDA».

En los 100 años transcurridos desde el descubrimiento de la insulina, su uso como tratamiento para la diabetes ha sufrido muchos cambios significativos. C. Ronald Kahn, MD, director académico del Joslin Diabetes Center en la Escuela de Medicina de Harvard, dijo que la insulina sensible a la glucosa podría ser la siguiente.

«En el estudio reciente del laboratorio Weiss que apareció en PNAS, vemos un ejemplo de la siguiente fase emocionante del desarrollo de la insulina, a saber, el desarrollo de un análogo de insulina que mediante la modificación química puede detectar el nivel de azúcar presente en la sangre» Kahn dicho. . «Si bien el análogo actual fue diseñado para detectar fructosa, parece probable que este mismo enfoque podría usarse para desarrollar análogos para detectar glucosa. Queda por determinar si estos pueden ser lo suficientemente sensibles como para ser modulados por cambios dentro del rango fisiológico, pero si es así, esta sería una nueva herramienta importante en el manejo de la diabetes «.

En otros lugares se están desarrollando otros tipos de insulinas sensibles a la glucosa. Lo que hace que el invento de Weiss sea único es su simplicidad. La cremallera sintética aprovecha los procesos naturales e introduce menos elementos externos o artificiales que otros enfoques.

Aunque su estudio utiliza fructosa como modelo (representativo de un monosacárido como la glucosa), demuestra que el concepto de bisagra sintética de Weiss funciona. Su equipo ya está trabajando en candidatos a insulina sensibles a la glucosa que se abren y cierran en los umbrales de glucosa alto y bajo deseados, que son de 70 a 180 miligramos por decilitro, respectivamente. Al reemplazar el sensor de fructosa con sensores de glucosa, una terapia de insulina revolucionaria puede estar más cerca de lo que pensamos.

El estudio anterior se titula «La inserción de un interruptor sintético en la insulina proporciona una regulación dependiente del metabolito de la activación del receptor hormonal». Los autores contribuyentes incluyen Yen-Shan Chen, PhD, Yanwu Yang, PhD, Balamurugan Dhayalan, PhD, Mark A. Jarosinski, PhD y Deepak Chatterjee, PhD, de la Universidad de Indiana; Nelson B. Phillips, PhD, de la Universidad Case Western Reserve; Yule Liu, PhD, Laurie Broadwater, PhD, Thomas Hattier, PhD, y M. Dodson Michael, PhD, de Thermalin, Inc; y Michael C. Lawrence de la Universidad de Melbourne.

Este trabajo es apoyado en parte por subvenciones de la JDRF, Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, y los Institutos Nacionales de Salud (R01 DK040949 y R01 DK127761).

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