Массачусетский технологический институт (MIT), Гарвардская медицинская школа (HMS) и «Ново Нордиск» (Novo Nordisk) разработали крошечное устройство, способное доставлять терапевтические препараты, включая инсулин, непосредственно в слизистую оболочку желудка. Девайс, названный самоориентирующимся аппликатором в миллиметровом масштабе (SOMA, self-orienting millimeter-scale applicator), может решить проблему перорального приема биологических лекарств, связанную с разрушением белков в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и низкими показателями их абсорбции из его просвета.
Размеры SOMA составляют 11×8 мм, что менее половины обычной лекарственной капсулы, — или как горошина. SOMA, будучи проглоченным пациентом, самостоятельно прикрепляется к внутренней стенке желудка, занимая правильную ориентацию так, чтобы встроенный в него пружинный механизм, активируемый желудочным соком, выпустил в слизистую оболочку крошечную иглу с лекарственным средством. Особая луковицеобразная форма устройства, позволяющая ему самоориентироваться, в сочетании с анатомической формой желудка способствует всегда правильной локализации, а стенки желудка, более толстые, чем у кишечника (4–6 мм против 0,1–2 мм), резко снижают вероятность нежелательной перфорации.
https://www.youtube.com/watch?v=w7UTwEPYD4M
Кончик иглы сделан из почти 100-процентно компактизированного лиофилизированного инсулина по тому же технологическому процессу, который используется в изготовлении таблетированных лекарственных форм. Стержень иглы, который не проникает в стенку желудка, изготовлен, как и оболочка SOMA-капсулы, из биоразлагаемого полимерного материала. Пружина удерживается в сжатом состоянии диском из карамелизированной сукрозы — он растворяется жидким содержимым желудка, и пружина распрямляется. Поскольку в стенках желудка отсутствуют болевые рецепторы, пациент не чувствует укола иглой. Пружина и основа SOMA (для создания низкого центра масс) сделаны из нержавеющей стали.
В ходе разработки SOMA специалисты взяли за образец леопардовую черепаху (Stigmochelys pardalis), панцирь которой имеет высокий, крутой купол со смещенным центром масс, позволяющий ей перекатываться обратно на землю, если она вдруг перевернулась лапами кверху. При помощи компьютерного моделирования был отобран оптимальный вариант формы SOMA-капсулы, способствующий нужному переориентированию даже в динамической среде желудка. Принимать SOMA-капсулы, впрочем, придется на голодный желудок, чтобы пищевые массы не мешали процессу прикрепления к стенкам последнего.
Опыты на свиньях показали, что SOMA-доставка и традиционное подкожное введение инсулина характеризуются сопоставимыми системным фармакокинетическим профилем и снижением уровня глюкозы в крови. В ходе создания той или иной SOMA-капсулы есть возможность контролировать скорость высвобождения инсулина из постепенно растворяющейся иглы: в данном случае потребовался где-то час на полное высвобождение инсулина в кровоток. Устройство SOMA не отметилось какими-либо повреждениями тканей желудка или иными побочными эффектами.
Как утверждается, производство SOMA с инсулином, лизоцимом или глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой (G6PD) не приводит к снижению белковой стабильности. Так, в сухой среде при 40 °C компактизированный лиофилизированный инсулин оставался стабильным на протяжении 16 недель — против 4 недель в случае его жидкой рецептуры. В отличие от других экспериментальных методик по улучшению абсорбции в ЖКТ этот подход не ставит ограничений на молекулярную массу лекарственного соединения, то есть доставить можно практически любой препарат.
На ближайшие два-три года запланирована проверка SOMA-устройств в клинических испытаниях на людях — вначале на пациентах с сахарным диабетом 2-го типа, поскольку инсулинотерапия для них менее критична, нежели в случае сахарного диабета 1-го типа. Хотя, не исключено, первые тесты будут осуществлены не с инсулином, а другой молекулой. Если всё пройдет успешно, откроются перспективы отказа от парентеральных инъекций биологических лекарств — неудобных и дорогостоящих — в пользу их перорального назначения. Коммерческий запуск SOMA-капсул следует ожидать не ранее чем через десять лет.
«Ново Нордиск» уже давно занимается вопросами пероральной доставки биологических лекарственных соединений: не позднее 2020 года должен получить регуляторное одобрение пероральный семаглутид (semaglutide), агонист рецептора глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1). Его инъекционная рецептура, традиционная для этого класса противодиабетических препаратов, увидела свет в декабре 2017 года в лице «Оземпик» (Ozempic, семаглутид). Всё бы ничего, но фирменная технологическая платформа трансклеточной доставки Eligen, которую «Ново Нордиск» лицензировала у «Эмисфир текнолоджис» (Emisphere Technologies) еще в 2008 году, справляется с пептидами размером максимум 50–80 аминокислот. Более крупным молекулам не под силу пройти через мембрану эпителиальных клеток в ЖКТ.
