Diabete: i ricercatori dell’Università di Stanford stanno sviluppando una nuova formulazione di insulina ultra rapida e più stabile
I ricercatori dell’Università di Stanford stanno sviluppando una nuova formulazione di insulina che fa effetto quasi immediatamente dopo l’iniezione, con una velocità fino a quattro volte superiore alle attuali insuline ad azione rapida. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science Translational Medicine.
I ricercatori si sono concentrati sull’insulina monomerica, che in teoria ha una struttura molecolare tale da consentirle di agire più velocemente rispetto ad altre forme di insulina. Ha però una scarsa stabilità e questo la rende poco utilizzabile nella pratica. Per ovviare al problema, gli autori dello studio hanno sfruttato le potenzialità offerte dalla scienza dei materiali.
«Le molecole di insulina di per sé vanno bene, volevamo sviluppare una “polvere magica” da aggiungere in una fiala per risolvere il limite della stabilità» ha affermato l’autore senior dello studio Eric Appel, che si occupa di scienza dei materiali e ingegneria a Stanford. «Di solito ci si concentra sui principi attivi, ma lavorando sugli eccipienti si possono migliorare le prestazioni di un farmaco».
Dopo avere valutato e testato una vasta libreria di polimeri additivi, i ricercatori ne hanno identificato uno in grado di stabilizzare l’insulina monomerica per più di 24 ore in condizioni di stress, considerando che l’attuale insulina ad azione rapida rimane stabile da sei a dieci ore nelle stesse condizioni. Ne hanno poi confermato la rapidità d’azione trattando i suini diabetici e stanno proseguendo i test per passare agli studi clinici sull’uomo.
Insulina monomerica ma con polimero aggiunto
Le attuali formulazioni di insulina contengono un mix di tre forme: monomeri, dimeri ed esameri. I monomeri sarebbero quelli più utili all’organismo umano, ma all’interno dei flaconcini le molecole di insulina vengono attirate sulla superficie del liquido dove si aggregano e diventano inattive. Gli esameri sono più stabili ma hanno un’azione più lenta, perché devono prima scomporsi in monomeri per diventare attivi.
Nella nuova formulazione è invece presente un polimero che viene attratto dall’interfaccia aria/liquido. «Ci siamo concentrati sui polimeri in grado di spostarsi verso quell’interfaccia e di fungere da barriera, impedendo l’aggregazione delle molecole di insulina sulla superficie del liquido» ha spiegato il coautore dello studio Joseph Mann. «Il polimero che abbiamo identificato riesce a farlo senza interagire con le molecole di insulina, permettendo così al farmaco di esplicare il suo effetto senza ostacoli».
L’identificazione del polimero ha richiesto tre settimane e ha utilizzato un robot che ha creato circa 1500 potenziali candidati. La successiva fase di elaborazione e test manuali è servita a selezionare i polimeri che presentavano l’effetto barriera desiderato. Un lungo lavoro di selezione ha infine portato all’individuazione del polimero giusto poche settimane prima dei test sui maiali diabetici.
Nell’insulina in commercio, che in genere rimane stabile per circa 10 ore nei test di invecchiamento accelerato, il polimero ha aumentato drasticamente la durata della stabilità per oltre un mese. Il passo successivo è stato valutare come influenzasse l’insulina monomerica che, da sola, forma aggregati in 1-2 ore. Fino a ottenere una stabilità superiore alle 24 ore sotto stress.
«In termini di stabilità, abbiamo fatto un grande passo indietro rendendo l’insulina monomerica. Poi, aggiungendo il nostro polimero, abbiamo ottenuto una stabilità più che doppia rispetto all’attuale standard in commercio» ha affermato il coautore Caitlin Maikawa.
Test positivo sui suini diabetici
Nei suini diabetici, il modello animale non umano più avanzato, la nuova formulazione ha raggiunto il 90% del picco di attività entro cinque minuti dall’iniezione, rispetto ai 10 minuti mediamente richiesti dalle insuline ad azione rapida in commercio. Inoltre ha raggiunto il picco dopo circa 10 minuti contro i 25 minuti richiesti dalle altre formulazioni, una differenza che nell’uomo potrebbe tradursi in una diminuzione di 4 volte del tempo impiegato dall’insulina per raggiungere la massima attività.
I ricercatori hanno in programma di richiedere l’approvazione alla Fda per testare la formulazione negli studi clinici sull’uomo. Stanno anche valutando altri usi per il loro polimero, che potrebbe rivelarsi utile anche per altri farmaci o per dispositivi come un pancreas artificiale che possa funzionare senza la necessità dell’intervento del paziente durante i pasti.