注射用生物聚合物設計成功：一次劑量控制血糖長達數周

杜克大學的生物醫學工程師創造了一項技術，可以通過單次注射為糖尿病提供數周的葡萄糖控制，這將比目前的治療方法有重大改進。在靈長類動物中，治療效果已顯示持續數周，而不是幾天。

通過創建藥物的控制釋放機制並優化其在體內的循環時間，這種新的生物聚合物注射劑有可能每月一次或每兩個月一次治療取代每日或每周胰島素注射。

新療法在6月5日在Nature Biomedical Engineering中被描述出來。

許多現行的2型糖尿病治療使用稱為胰高血糖素樣肽-1（GLP1）的信號分子，使胰腺釋放胰島素以控制血糖。然而，該肽具有較短的半衰期，並迅速從身體中清除。

為了使治療持續更長時間，研究人員以前將GLP1與合成微球和生物分子如抗體融合，使其在小鼠中活躍兩至三天，在人體中活躍至一周。儘管有這種改善，但是許多這些治療方法不包括控制肽釋放速率的機制，導致治療在長時間使用後達到平穩的效果。

現在杜克公司的研究人員已經創造出一種技術，可將GLP1融合到熱敏彈性蛋白樣多肽（ELP）中，可以通過標準針頭注入皮膚。一旦注射，溶液與體溫反應形成可生物降解的凝膠狀「貯庫」，其在溶解時緩慢釋放藥物。在動物實驗中，所得到的治療提供的葡萄糖控制比目前市場上治療的時間長三倍。

「雖然我們以前一直在追尋這種方法，但我實驗室研究生Kelli Luginbuhl系統地致力於在分子水平上改變生物聚合物的設計，並發現了一個最佳的時間，從而使藥物通過單劑量注射能達到最長持續時間。」杜克大學生物醫學工程系（BME）主席Ashutosh Chilkoti和本文的資深作者Ashotosh Chilkoti說。 「通過這樣做，我們將這種短效藥物的2型糖尿病治療持續時間提高了三倍，超過其他競爭設計。」

基於以前的藥物和分娩系統的工作，Chilkoti實驗室的研究人員在單次注射後優化了其調節方法，以調節小鼠的血糖水平10天，高於之前的2-3天標準。

在進一步的測試中，研究小組發現，優化的配方在單次注射後超過14天改善了獼猴的葡萄糖控制，同時在試驗期間以恆定速率釋放藥物。

Chilkoti實驗室的博士生和研究合作者Kelli Luginbuhl說：「這項工作令人興奮的是我們有能力證明該葯可以在非人類靈長類動物中持續兩周以上。 「因為我們的新陳代謝速度比猴子和老鼠要慢，所以在理論上治療應該在人類身上持續更長時間，所以我們希望這將是對於2型糖尿病患者的首個兩周或每月一次的配方。」

目前，市場上最長時間的葡萄糖對照治療，杜拉格肽需要每周一次的注射，而標準胰島素治療通常必須每天注射兩次或更多次。

儘管有各種治療方案，但管理2型糖尿病仍然存在問題。患者並不總是達到其血糖控制目標，並且遵守依賴於頻繁的膳食特異性給葯的治療計劃留下人為錯誤的空間。通過限制一個人需要控制其葡萄糖水平的注射次數，研究人員希望這個新工具可以改善疾病的治療方案。

研究人員現在計劃研究重複注射的免疫反應，並用其他動物模型測試材料。 Chilkoti和Luginbuhl也在考慮增加控制釋放系統的應用，例如提供止痛藥物。

Chilkoti還表示，由於藥物在大腸桿菌細菌培養物內合成而不是哺乳動物細胞，所以生產成本更低，更快，使其成為發展中國家商業化後的潛在目標。(生物谷Bioon.com）

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