Pacientes com diabetes tipo I normalmente injetam insulina várias vezes ao dia, um processo doloroso que reduz a qualidade de vida. Os medicamentos injetáveis ​​também estão associados à não conformidade, o que pode resultar em complicações de longo prazo para pacientes com doenças crônicas e aumentos dramáticos nos custos de saúde.

Então, o que está impedindo os médicos de prescrever uma solução muito mais simples, como uma pílula de insulina? Nossos próprios sistemas de digestão são os culpados, porque, neste caso, eles funcionam muito bem para o seu próprio bem.

"Nossos corpos vêem todas as proteínas que ingerimos como alimento, mesmo que seja uma proteína terapêutica como a insulina. As proteínas que entram no estômago são digeridas em aminoácidos individuais e perdem qualquer função terapêutica pretendida, "explica Katie Whitehead, professor assistente de engenharia química na Carnegie Mellon University.

Mesmo que a droga fosse de alguma forma capaz de fazer a jornada até o intestino delgado sem ser digerida, nosso corpo ainda não seria capaz de absorvê-lo. As drogas de grandes proteínas não permeiam o revestimento intestinal, o que significa que é impossível para a droga entrar na corrente sanguínea e começar a agir no corpo.

Whitehead viu este desafio de entrega de drogas como uma oportunidade de unir forças com o colega Alan Russell, professor e diretor do Disruptive Health Technology Institute. Com a experiência de Whitehead em sistemas de entrega de drogas e a experiência de Russell em engenharia de proteínas baseadas em polímeros, a equipe desenvolveu uma nova solução. A pesquisa deles foi publicada recentemente em The Journal of Controlled Release .

Usando uma técnica chamada Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) (que foi desenvolvida na Carnegie Mellon pelo professor de química Krzysztof Matyjaszewski), a equipe criou uma proteína embalada que sobrevive a condições semelhantes à digestão e é facilmente transportada através da barreira intestinal em um modelo de cultura de células. A proteína usada neste estudo serviu de modelo para drogas terapêuticas como a insulina.

O ATRP permitiu a Russell anexar um polímero à proteína modelo. Uma vez anexado, esse polímero agia como um escudo contra as enzimas digestivas do estômago.

"Nossa equipe desenvolveu um polímero que era muito estável, o suficiente para sobreviver em ácido clorídrico, "diz Russell." Estávamos confiantes de que poderíamos usar este polímero para proteger a proteína modelo do estômago, mas o segundo desafio permaneceu de mover seletivamente a proteína modelo através da parede intestinal. "

Para enfrentar este desafio, Whitehead identificou uma estrutura química chamada fenilpiperazina, que aumenta a permeabilidade do intestino. Ao envolver a proteína em um polímero feito de fenilpiperazina, a proteína modelo passou facilmente através das barreiras celulares intestinais. Notavelmente, a equipe de pesquisa aumentou o transporte da proteína modelo sem aumentar o transporte de outros compostos prejudiciais, como resíduos, através do intestino.

"Estamos entusiasmados com esta pesquisa porque demonstramos que a conjugação de polímero pode ser usada para obter a entrega de proteína oral. Essas descobertas dão origem a muitas outras questões que esperamos enfrentar, como a forma como a estrutura e a arquitetura do polímero influenciam o processo de entrega, bem como se esses resultados traduzem na Vivo , "diz Whitehead.

Este projeto é considerado pelos pesquisadores como um passo introdutório importante em suas pesquisas para o desenvolvimento de sistemas de administração de medicamentos orais que podem ser testados e usados ​​clinicamente.