Podávat proteinové léky perorálně je obtížné. Neprojdou totiž vrstvou hlenu lemující trávicí trakt. Proto musí být inzulín a většina dalších „biologických léků“ (léky skládající se z proteinů nebo nukleových kyselin) injikován nebo podáván v nemocnici.

Nová léková kapsle vyvinutá na MIT může jednoho dne tyto injekce nahradit. Kapsle má robotický uzávěr, který se otáčí a tuneluje přes hlenovou bariéru do tenkrého střeva. To umožňuje lékům v kapsli projít do buněk lemujících střevo.

„Vytěsněním hlenu můžeme maximalizovat dosprzi léku v lokální oblasti a zvýšit absorpci jak malých malekul, tk makromolekul,“ říká giovanni Traverso, docent na MIT a gastroenterolog v Birgham and Women´s Hospital.

Ve studii vydané v časopise Science Robotics vědci prokázali, že by tento přístup mohli použít k podávání inzulinu i vankomycinu, antibiotického peptidu, který se v součastnosti musí aplikovat injekčně.

Shriya Srinivasan, výzkumná pracovnice v Kochově institutu pro integrovaný výzkum rakoviny na MIT a členka Sciety of Fellows na Harvardské univerzitě, je hlavní autorkou studie.

Tunelování

Traversova laboratoř již několik let vyvíjí strategie pro orální podávání proteinových léků, jako je inzulín. Jedná se o obtížný úkol, protože proteinová léčiva mají tendenci se rozkládat v kyselém prostředí trávicího traktu a mají také potíže s pronikáním přes hlenovou bariéru, který trakt vystýlá.

K překonání těchto překážek přišla Srinivasan s myšlenkou vytvořit ochrannou kapsli, která obsahuje mechanismus, který dokáže prorazit hlen, stejně jako stroje na vrtání tunelů vrtají do půdy nebo skály.

„Myslela jsem, že když dokážeme proniknout přes hlen, mohli bychom lék vložit přímo na epitel,“ říká. „Myšlenka je taková, že byste tuto kapsli spolkli a vnější vrstva by se rozpustila v trávicím traktu, čímž by se odhalilo jádro kapsle schopné projít hlenem.“

Kapsle „RoboCap“, která je velká asi jako multivitamin, nese svůj lékový náklad v malé nádržce na jednom konci a své tunelovací prvky na konci druhém. Kapsle je potažena želatinou, kterou lze upravit tak, aby se rozpouštěla při specifickém pH.

Když se povlak rozpustí, změna pH spustí malý motor uvnitř kapsle RoboCap, a ten se začne točit. Tento pohyb pomáhá kapsli tunelovat skrz hlen.

Rotující pohyb také napomáhá erozi kompartmentu, který nese léčivo, které se tak postupně uvolňuje do trávicího traktu. Je tak maximalizována kapacita poskytující optimální situaci pro vstřebání léku.

Vstřebávání léku

Při testech na zvířatech vědci použili tuto kapsli k podání inzulínu nebo vankomycinu. Ve srovnání s podobnou kapslí bez tunelovacího systému došlo k  20 – 40x většímu vstřebání.

Jakmile se lék z kapsle uvolní, samotná kapsle prochází trávicím traktems ama. Vědci nenašli žádné známky zánětu nebo podráždění v trávicím traktu poté, co kapsle prošla, a také pozorovali, že vrstva hlenu se reformuje během několika hodin poté, co byla vytlačena kapslí.

Další přístup, který někteří výzkumníci použili ke zlepšení orálního podávání léků, je podávat je spolu s dalšími léky, které jim pomáhají procházet střevní tkání. Tyto zesilovače však často fungují pouze s určitými léky. Protože nový přístup týmu MIT spoléhá pouze na mechanické narušení hlenové bariéry, mohl by být podle Traversa potenciálně aplikován na širší soubor léků.

„Některé chemické zesilovače přednostně pracují s určitými molekulami léčiv,“ říká. „Použití mechanických metod podávání může potenciálně umožnit zvýšenou absorpci vícero léků.“

Kapsle použitá v této studii uvolnila svou účinnou látku v tenkém střevě, změnou pH rozpustnosti želatiny je však možné léčivo distribuovat v žaludku nebo v tlustém střevu. Výzkumníci také plánují prozkoumat možnost dodávání dalších proteinových léků, jako je agonista receptoru GLP1, který se někdy používá k léčbě diabetu druhého typu.

Foto: Raimond Klavins, Unsplash

Originální publikace: RoboCap: Robotic mucus-clearing capsule for enhanced drug delivery in the gastrointestinal tract | Science Robotics

Zdroj: Robotic drug capsule can deliver drugs to gut -- ScienceDaily

Více z medícíny na CZECHSIGHT:

Máte COVID? Aplikace to pozná z Vašeho kašle
První testy zjistily, že technologie ResApp dokáže detekovat 92 % případů COVID pouze ze zvuku kašle.
Omega-3 mastné kyseliny pomáhají dospívajícím k udržení pozornosti
Bylo prokázáno, že kyselina dokosahexaenová (DHA) má pozitivní vliv na udržení pozornosti u dospívajících. Na druhou stranu kyselina alfa-linolenová (ALA) pomáhá udržovat menší výbušnost. Výsledky tak rozšířily důležitost těchto nenasycených mastných kyselin.