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En los últimos años, los científicos han desarrollado anticuerpos monoclonales, proteínas que imitan las propias defensas inmunitarias del cuerpo, que pueden combatir una variedad de enfermedades, incluidos ciertos cánceres y enfermedades autoinmunes como la enfermedad de Crohn. Si bien estos medicamentos funcionan bien, una desventaja para ellos es que deben inyectarse.
Un equipo de ingenieros del MIT, en colaboración con científicos del Brigham and Women & # 39; s Hospital y Novo Nordisk, está trabajando en una estrategia de administración alternativa que podría facilitar que los pacientes se beneficien de ella. Anticuerpos monoclonales y otros medicamentos que generalmente necesita ser inyectado. Ellos imaginan que los pacientes podrían simplemente tragar una cápsula que contenga el medicamento y luego inyectarlo directamente en el revestimiento del estómago.
"Si podemos facilitar que los pacientes tomen sus medicamentos, entonces es más probable que los tomen y los proveedores de atención médica serán más propensos a adoptar terapias que se sabe que son efectivas", dice Giovanni Traverso, profesor asistente de desarrollo profesional de Karl van Tassel. de Ingeniería Mecánica en MIT y Gastroenterólogo en Brigham and Women & # 39; s Hospital.
En un estudio publicado hoy en Biotecnología natural, los investigadores demostraron que sus cápsulas podrían usarse para administrar no solo anticuerpos monoclonales, sino también otros medicamentos de proteínas grandes como la insulina, en cerdos.
Traverso y Ulrik Rahbek, vicepresidente de Novo Nordisk, son los principales autores del artículo. El ex estudiante graduado del MIT Alex Abramson y los científicos de Novo Nordisk Morten Revsgaard Frederiksen y Andreas Vegge son los autores principales.
Apuntando al estómago
La mayoría de los medicamentos con proteínas grandes no se pueden tomar por vía oral porque las enzimas del tracto digestivo los descomponen antes de que puedan absorberse. Traverso y sus colegas trabajaron en muchas estrategias para administrar dichos medicamentos por vía oral, y en 2019 desarrollaron una cápsula que podría usarse para inyectar hasta 300 microgramos de insulina.
Esta píldora, del tamaño de un arándano, tiene una cúpula alta y rígida inspirada en la tortuga leopardo. Así como la tortuga puede ponerse de pie si rueda sobre su espalda, la cápsula puede orientarse para que su aguja pueda inyectarse en la pared del estómago. En la versión original, la punta de la aguja estaba hecha de insulina comprimida, que se disolvía en el tejido después de inyectarse en la pared del estómago.
La nueva píldora descrita en el Biotecnología natural El estudio mantiene la misma forma, lo que permite que la cápsula se oriente adecuadamente una vez que llega al estómago. Sin embargo, los investigadores rediseñaron el interior de la cápsula para que pudiera usarse para administrar medicamentos líquidos, en cantidades más grandes, hasta 4 miligramos.
La administración de medicamentos en forma líquida puede ayudarlos a llegar más rápido al torrente sanguíneo, lo cual es necesario para medicamentos como la insulina y la epinefrina, que se usan para tratar reacciones alérgicas.
Los investigadores diseñaron su dispositivo para apuntar al estómago, en lugar de partes posteriores del tracto digestivo, porque el tiempo que tarda algo en llegar al estómago después de ser tragado es de tamaño bastante uniforme, de una persona a otra, explica Traverso. Además, el revestimiento del estómago es grueso y musculoso, lo que permite inyectarse drogas al tiempo que alivia los efectos secundarios dañinos.
La nueva cápsula de administración está llena de líquido y también contiene una aguja de inyección y un émbolo que ayuda a expulsar el líquido de la cápsula. La aguja y el émbolo se mantienen en su lugar mediante una pastilla de azúcar sólida. A medida que la cápsula ingresa al estómago, el ambiente húmedo hace que el gránulo se disuelva, empujando la aguja hacia la mucosa gástrica, mientras que el émbolo empuja el líquido a través de la aguja. Cuando la cápsula está vacía, un segundo émbolo empuja la aguja hacia el interior de la cápsula para que pueda excretarse de manera segura a través del tracto digestivo.
Niveles significativos
En pruebas en cerdos, los investigadores han demostrado que pueden administrar un anticuerpo monoclonal llamado adalimumab (Humira) a niveles similares a los obtenidos por inyección. Este medicamento se utiliza para tratar enfermedades autoinmunes como la enfermedad inflamatoria intestinal y la artritis reumatoide. También administraron un tipo de fármaco proteico conocido como agonista del receptor de GLP-1, que se usa para tratar la diabetes tipo 2.
“La administración oral de anticuerpos monoclonales es uno de los mayores desafíos que enfrentamos en la ciencia de la administración de fármacos”, dijo Traverso. “Desde una perspectiva de ingeniería, la capacidad de administrar anticuerpos monoclonales a niveles significativos está realmente transformando la forma en que comenzamos a pensar en el manejo de estas condiciones. "
Además, los investigadores administraron cápsulas a los animales durante varios días y descubrieron que los medicamentos se administraban de manera constante cada vez. Tampoco encontraron signos de daño en el revestimiento del estómago después de las inyecciones, que penetran alrededor de 4,5 milímetros en los tejidos.
David Brayden, profesor de administración avanzada de fármacos en el University College de Dublín, que no participó en la investigación, describió el nuevo enfoque como "un avance muy emocionante para la administración. El potencial oral de las macromoléculas". Es un punto de referencia técnico para la técnica que se pueden alcanzar niveles en sangre similares a los que resultan de las inyecciones de este tipo de fármacos mediante la administración gástrica a animales grandes. "
El equipo del MIT ahora está trabajando con Novo Nordisk para desarrollar aún más el sistema.
"Aunque todavía se encuentra en sus primeras etapas, creemos que este dispositivo tiene el potencial de transformar los regímenes de tratamiento en una variedad de áreas de tratamiento", dijo Rahbek. “La investigación y el desarrollo en curso de este enfoque significa que varios medicamentos que actualmente solo pueden administrarse mediante inyecciones parenterales (vías no orales) podrían administrarse por vía oral en el futuro. Nuestro objetivo es llevar el dispositivo a ensayos clínicos lo antes posible. "
Otros autores del artículo incluyen al profesor Robert Langer del Instituto David H. Koch del MIT, Brian Jensen, Mette Poulsen, Brian Mouridsen, Mikkel Oliver Jespersen, Rikke Kaae Kirk, Jesper Windum, Frantisek Hubalek, Jorrit Water, Johannes Fels, Stefan Gunnarsson. , Adam Bohr, Ellen Marie Straarup, Mikkel Wennemoes Hvitfeld Ley, Xiaoya Lu, Jacob Wainer, Joy Collins, Siddartha Tamang, Keiko Ishida, Alison Hayward, Peter Herskind, Stephen Buckley y Niclas Roxhed.
La investigación fue financiada por Novo Nordisk, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, la División de Gastroenterología del Hospital Brigham and Women y la Beca Viking Olof Bjork.
