חוקרים של המכון הלאומי לביו-רפואה במרילנד, ארה"ב, הצליחו לפתח מדבקת גוף ביוכימית המכילה מיקרו-מחטים מתמוססים לטיפול בחולי סכרת מסוג 2. ההרכב הביוכימי של התרכובות האי-אורגניות שבמדבקה מגיב לכימיית הדם במטרה לשלוט ברמות הסוכר שבדם באופן אוטומטי. בניסוי על עכברים החוקרים הראו כי הכימיקלים בדם מווסתים את הסוכר בדם במשך ימים.

החוקרים בדקו גישת ריפוי חלופית לוויסות רמות הסוכר בדם בחולי סכרת מסוג 2 בעזרת מדבקה המודבקת על גבי העור ופועלת ללא כל כאב. החוקרים, במסגרת מאמר שפורסם זה מכבר בכתב העת המדעי Nature Communications, יישמו את הטיפול הנדון על עכברים, זאת בכדי להדגים את יכולותיו של הטיפול ויעילותו.

Illustration to represent glucose-responsive exendin-4 delivery with a microneedle patch. At left, relatively lower glucose levels (turquoise) in blood induce a mild chemical reaction with the compounds in the patch, which is not sufficient to release exendin-4. At right, when blood glucose concentration rises, acidity in blood triggers rapid release of exendin-4 (pink) for blood glucose regulation. The result is a smart, long-acting, and on-demand exendin-4 release. Chen lab, NIBIB.

הבסיס למדבקה החדשנית הוא חומר ששמו אלגינאט (alginate, מלח של חומצה אלגינית), חומר טבעי דמוי גומי שמתקבל בתהליך מיצוי מתוך אצות חומיות וניתן להחדירו לתוך שכבת העור (דרמיס). המיצוי מעורבב יחד עם חומרים תרופתיים ומוחדר לתוך מיקרו-מחטים תוך יצירת מדבקה. החוקרים שילבו את האלגינאט יחד עם הרכב של חלקיקים ביוכימיים המעודדים את הייצור העצמי של האינסולין בגוף כאשר הוא נדרש, ומפסיקים את עידוד ההפרשה שלו כאשר מגיעים לריכוז הסוכר הנורמלי בדם. מערכת ההובלה התגובתית שבמדבקה יכולה לספק את דרישות הגוף למשך ימים, זאת במקום להשתמש בכל הכמות בפעם אחת.

ההרכב ששבו השתמשו החוקרים שילב שתי תרופות: exendin-4 וכן גלוקוז אוקסידאז, בתוך מדבקה אחת. כל אחת משתי התרופות מגיבה עם מרכיבי הדם ומעודדת הפרשה של אינסולין. כל אחת ממולקולות התרופות מחוברת לחלקיק של מינראל זרחני, זאת במטרה לייצב אותה עד למועד השימוש בה. עליית החומציות של הדם, המתרחשת כאשר ריכוז הסוכר בדם עולה, גורמת להחלשת הקשר הכימי בין החלקיק המינרלי לבין התרופה ואז היא משתחררת לפעילותה.

התרופה exendin-4 דומה בהרכבה לתרכובת שהגוף עצמו מפריש מתוך המעי בתגובה לספיגת מזון. למרות שתרופה זו חלשה במעט מהמולקולה הטבעית, צוות המחקר בחר דווקא בה מאחר והיא אינה מתפרקת במחזור הדם אלא לאחר כשעה או יותר, כך שפעילותה ארוכת טווח יחסית. למרות זאת, היא עלולה לגרום לבחילה כאשר כמות רבה מדי ממנה נספגת בדם.

על מנת לשלוט בקצב הספיגה של התרופה, החוקרים חיברו אותה לחלקיק מינרלי של זרחת הסידן המייצב אותה עד להתרחשותה של תגובה כימית אחרת. תגובה כימית אחרת זו מתרחשת בעקבות נוכחותה של התרופה השנייה במדבקה, גלוקוז אוקסידאז, המיוצבת גם היא על ידי חלקיק מינרלי של זרחת הנחושת. החוקר מסביר שכאשר רמות הסוכר בדם חורגות מעל ערך מוגדר, הן יוזמות תגובה של זרחת הנחושת עם גלוקוז אוקסידאז הגורמת לעלייה מתונה ברמת החומציות, מצב הגורם לזרחת הסידן לשחרר חלק מהתרופה exendin-4.

העלייה ברמות הסוכר יוזמת את השחרור של exendin-4; ברגע זה התרופה גורמת להפרשה של אינסולין תוך הורדת רמות הסוכר בדם, המואטות ומפסיקות לפיכך את השחרור של exendin-4. רוב הגישות הקיימות כרוכות בשחרור בקצב קבוע. בגישה זו נוצר גל של שחרור מהיר בעת הצורך ולאחר מכן מגיעה האטה או אפילו עצירה של השחרור כאשר רמות הסוכר בדם מתייצבות לסף הנורמלי.

החוקרים הדגימו את יעילותה של המדבקה, בגודל של 3 ס"מ ריבועיים, המכילה בתוכה כמות מספקת של תרופה לשם בקרה על רמות הסוכר בדם בעכברים למשך כשבוע. על מנת שהגישה תתקדם ותהפוך לישימה עבור חולים בסכרת מסוג 2, הצוות יצטרך לערוך ניסויים במסגרתם יטופלו בעלי חיים גדולים יותר בעזרת המדבקה המכילה כמויות גדולות יותר, ביחס מתאים למשקל החיה. בנוסף להתאמת גודלה, המדבקה תצטרך להתאים גם לעור של בני אדם, ככל הנראה תוך שימוש בחודי מחטים ארוכים יותר ולחיי היומיום, למשל בעת מקלחת או בעת חשיפתה לזיעה.

מקור

Microneedle-array patches loaded with dual mineralized protein/peptide particles for type 2 diabetes therapy

נושאים קשורים:  איזון סוכרת,  אינסולין,  exendin-4,  מחקרים,  alginate,  ויסות רמות הסוכר בדם