يمكن أن تساعد كبسولة دواء جديدة تم تطويرها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على امتصاص البروتينات الكبيرة مثل الأنسولين والأدوية ذات الجزيئات الصغيرة في الجهاز الهضمي.
[3 أكتوبر 2022: آن ترافتون ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا]
د. سالم موسى القحطاني
_________________
يمكن أن تساعد كبسولة دواء جديدة تم تطويرها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على امتصاص البروتينات الكبيرة مثل الأنسولين والأدوية ذات الجزيئات الصغيرة في الجهاز الهضمي.
أحد أسباب صعوبة توصيل أدوية بروتينية كبيرة عن طريق الفم هو أن هذه الأدوية لا يمكنها المرور عبر حاجز المخاط الذي يبطن الجهاز الهضمي. وهذا يعني أن الأنسولين ومعظم "الأدوية البيولوجية" الأخرى - الأدوية التي تتكون من بروتينات أو أحماض نووية - يجب حقنها أو إعطاؤها في المستشفى.
قد تكون كبسولة دواء جديدة تم تطويرها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قادرة في يوم من الأيام على استبدال تلك الحقن. تحتوي الكبسولة على غطاء آلي يدور ويمر عبر الحاجز المخاطي عندما يصل إلى الأمعاء الدقيقة ، مما يسمح للأدوية التي تحملها الكبسولة بالمرور إلى الخلايا المبطنة للأمعاء.
يقول جيوفاني ترافيرسو ، أستاذ مساعد التطوير الوظيفي في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأخصائي أمراض الجهاز الهضمي في بريجهام ومستشفى النساء.
في دراسة نُشرت اليوم في Science Robotics ، أظهر الباحثون أنه يمكنهم استخدام هذا النهج لتوصيل الأنسولين وكذلك الفانكومايسين ، وهو مضاد حيوي ببتيد يجب حقنه حاليًا.
شريا سرينيفاسان ، باحثة منتسب في معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وزميل مبتدئ في جمعية الزملاء بجامعة هارفارد ، هو المؤلف الرئيسي للدراسة.
نفق من خلال
لعدة سنوات ، طور مختبر Traverso استراتيجيات لتقديم الأدوية البروتينية مثل الأنسولين عن طريق الفم. هذه مهمة صعبة لأن الأدوية البروتينية تميل إلى الانهيار في البيئة الحمضية للجهاز الهضمي ، كما أنها تجد صعوبة في اختراق حاجز المخاط الذي يبطن المسالك.
للتغلب على هذه العقبات ، توصل سرينيفاسان إلى فكرة إنشاء كبسولة واقية تتضمن آلية يمكنها حفر الأنفاق عبر المخاط ، تمامًا كما تقوم آلات حفر الأنفاق بالتنقيب في التربة والصخور.
تقول: "اعتقدت أنه إذا تمكنا من حفر نفق عبر المخاط ، فيمكننا إيداع الدواء مباشرة على الظهارة". "الفكرة هي أنك ستبتلع هذه الكبسولة وستذوب الطبقة الخارجية في الجهاز الهضمي ، وتكشف كل هذه الميزات التي تبدأ في التموج عبر المخاط وتنظيفه."
تحمل كبسولة "RoboCap" ، التي هي بحجم الفيتامينات المتعددة ، حمولتها الدوائية في خزان صغير في أحد طرفيها وتحمل سمات النفق في جسمها الرئيسي وسطحها. الكبسولة مغطاة بالجيلاتين الذي يمكن ضبطه ليذوب عند درجة حموضة معينة.
عندما يذوب الغلاف ، يؤدي التغيير في الأس الهيدروجيني إلى تشغيل محرك صغير داخل كبسولة RoboCap لبدء الدوران. تساعد هذه الحركة الكبسولة على اختراق المخاط وإزاحته. الكبسولة مغطاة أيضًا بمسامير صغيرة تعمل على تنظيف المخاط بعيدًا ، على غرار عمل فرشاة الأسنان.
تساعد حركة الدوران أيضًا في تآكل الحيز الذي يحمل الدواء ، والذي يتم إطلاقه تدريجياً في الجهاز الهضمي.
يقول ترافيرسو: "ما يفعله RoboCap هو إزاحة حاجز المخاط الأولي مؤقتًا ثم تحسين الامتصاص عن طريق زيادة تشتت الدواء محليًا. الدواء المراد امتصاصه ".
التسليم المحسن
في الاختبارات التي أجريت على الحيوانات ، استخدم الباحثون هذه الكبسولة لتوصيل الأنسولين أو الفانكومايسين ، وهو مضاد حيوي ببتيد كبير يستخدم لعلاج مجموعة واسعة من الالتهابات ، بما في ذلك الالتهابات الجلدية وكذلك الالتهابات التي تؤثر على غرسات العظام. مع الكبسولة ، وجد الباحثون أن بإمكانهم إيصال دواء أكثر من 20 إلى 40 مرة من كبسولة مماثلة بدون آلية حفر الأنفاق.
بمجرد إطلاق الدواء من الكبسولة ، تمر الكبسولة نفسها عبر الجهاز الهضمي من تلقاء نفسها. لم يجد الباحثون أي علامة على التهاب أو تهيج في الجهاز الهضمي بعد مرور الكبسولة ، كما لاحظوا أن الطبقة المخاطية تتعافى في غضون ساعات قليلة بعد إزاحتها عن طريق الكبسولة.
هناك طريقة أخرى استخدمها بعض الباحثين لتحسين توصيل الأدوية عن طريق الفم وهي إعطائها مع أدوية إضافية تساعدهم على عبور الأنسجة المعوية. ومع ذلك ، غالبًا ما تعمل هذه المُحسِّنات فقط مع بعض الأدوية. نظرًا لأن النهج الجديد لفريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يعتمد فقط على الاضطرابات الميكانيكية لحاجز المخاط ، فمن المحتمل أن يتم تطبيقه على مجموعة أوسع من الأدوية ، كما يقول ترافيرسو.
في الاختبارات التي أجريت على الحيوانات ، استخدم الباحثون هذه الكبسولة لتوصيل الأنسولين أو الفانكومايسين ، وهو مضاد حيوي ببتيد كبير يستخدم لعلاج مجموعة واسعة من الالتهابات ، بما في ذلك الالتهابات الجلدية وكذلك الالتهابات التي تؤثر على غرسات العظام. مع الكبسولة ، وجد الباحثون أن بإمكانهم إيصال دواء أكثر من 20 إلى 40 مرة من كبسولة مماثلة..
بمجرد إطلاق الدواء من الكبسولة ، تمر الكبسولة نفسها عبر الجهاز الهضمي من تلقاء نفسها. لم يجد الباحثون أي علامة على التهاب أو تهيج في الجهاز الهضمي بعد مرور الكبسولة ، كما لاحظوا أن الطبقة المخاطية تتعافى في غضون ساعات قليلة بعد إزاحتها عن طريق الكبسولة.
هناك طريقة أخرى استخدمها بعض الباحثين لتحسين توصيل الأدوية عن طريق الفم وهي إعطائها مع أدوية إضافية تساعدهم على عبور الأنسجة المعوية. ومع ذلك ، غالبًا ما تعمل هذه المُحسِّنات فقط مع بعض الأدوية. نظرًا لأن النهج الجديد لفريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يعتمد فقط على الاضطرابات الميكانيكية لحاجز المخاط ، فمن المحتمل أن يتم تطبيقه على مجموعة أوسع من الأدوية ، كما يقول ترافيرسو.
"بعض المعززات الكيميائية تعمل بشكل تفضيلي مع جزيئات دوائية معينة" ، كما يقول. "يمكن أن يؤدي استخدام طرق الإدارة الميكانيكية إلى تمكين المزيد من الأدوية من تحسين الامتصاص."
بينما تطلق الكبسولة المستخدمة في هذه الدراسة حمولتها في الأمعاء الدقيقة ، يمكن أيضًا استخدامها لاستهداف المعدة أو القولون عن طريق تغيير درجة الحموضة التي يذوب فيها طلاء الجيلاتين. يخطط الباحثون أيضًا لاستكشاف إمكانية تقديم عقاقير بروتينية أخرى مثل ناهض مستقبلات GLP1 ، والتي تستخدم أحيانًا لعلاج مرض السكري من النوع 2. يمكن أيضًا استخدام الكبسولات لتوصيل الأدوية الموضعية لعلاج التهاب القولون التقرحي وحالات الالتهاب الأخرى عن طريق زيادة التركيز الموضعي للأدوية في الأنسجة للمساعدة في علاج الالتهاب.
المصدر: Groundbreaking robotic pill eliminates the need for insulin injections (thebrighterside.news)
