Một ngày nào đó insulin có thể điều chế trong một viên thuốc?

Nhóm nghiên cứu đã hình dung ra cách một phân tử không phải insulin có thể bắt chước vai trò của insulin, một loại hormone quan trọng cần thiết để kiểm soát lượng đường trong máu.

Nghiên cứu do WEHI dẫn đầu mở ra những con đường mới cho sự phát triển của các loại thuốc có thể thay thế việc tiêm insulin hàng ngày cho những người mắc bệnh tiểu đường loại 1.

Trong nháy mắt

• Các nhà nghiên cứu đã hình dung chính xác cách một phân tử bắt chước insulin tái tạo hoạt động của insulin để điều chỉnh mức đường huyết
• Nghiên cứu trả lời một câu hỏi kéo dài hàng thế kỷ về việc liệu có thể thay thế insulin hay không
• Các phát hiện làm sáng tỏ những cơ hội mới cho sự phát triển của bắt chước insulin đường uống có thể thay thế việc tiêm hàng ngày của bệnh nhân tiểu đường loại 1

Những người mắc bệnh tiểu đường loại 1 không thể sản xuất insulin và cần tiêm nhiều insulin hàng ngày để kiểm soát lượng đường trong máu.

Nghiên cứu mới xác nhận rằng các phân tử thay thế có thể được sử dụng để tăng lượng đường trong máu, bỏ qua nhu cầu insulin hoàn toàn.

Nghiên cứu, được công bố trên Nature Communications, được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Nicholas Kirk của WEHI và Giáo sư Mike Lawrence, phối hợp với các nhà nghiên cứu từ Lilly, một công ty dược phẩm có trụ sở tại Mỹ.

Tại sao không có thuốc insulin?

Tiến sĩ Kirk cho biết các nhà khoa học đã phải vật lộn để tạo ra insulin như một viên thuốc, bởi vì insulin không ổn định và dễ bị cơ thể thoái hóa khi tiêu hóa.

"Kể từ khi phát hiện ra insulin cách đây 100 năm, việc phát triển một viên thuốc insulin đã là một giấc mơ đối với các nhà nghiên cứu bệnh tiểu đường nhưng sau nhiều thập kỷ cố gắng, đã có rất ít thành công," ông nói.

Nghiên cứu hiện đã tăng tốc đáng kể với sự phát triển của kính hiển vi điện tử cryo (cryo EM), một công nghệ mới có thể hình dung các phân tử phức tạp một cách chi tiết nguyên tử, cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra hình ảnh 3D ("bản thiết kế") của thụ thể insulin một cách nhanh chóng.

"Với cryo-EM, giờ đây chúng ta có thể so sánh trực tiếp cách các phân tử khác nhau, bao gồm cả insulin, thay đổi hình dạng của thụ thể insulin," Tiến sĩ Kirk nói.

"Tương tác của insulin hóa ra phức tạp hơn nhiều so với dự đoán của bất kỳ ai, với cả insulin và thụ thể của nó thay đổi hình dạng đáng kể khi chúng hợp tác."

Bắt chước insulin với các phân tử đơn giản

Nghiên cứu mới cho thấy cách một phân tử bắt chước insulin tác động lên thụ thể insulin và bật nó lên, bước đầu tiên trong con đường hướng các tế bào hấp thụ glucose khi lượng đường của cơ thể quá cao.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện tái tạo cryo-EM phức tạp để thu được bản thiết kế của một số phân tử được gọi là "peptide" được biết là tương tác với thụ thể insulin và giữ nó ở vị trí "hoạt động".

Các thí nghiệm cryo-EM xác định rằng một peptide có thể liên kết và kích hoạt thụ thể theo cách tương tự như insulin.

"Insulin đã phát triển để giữ thụ thể một cách cẩn thận, giống như một bàn tay mang một cặp kẹp lại với nhau," Tiến sĩ Kirk nói.

"Các peptide mà chúng tôi sử dụng hoạt động theo cặp để kích hoạt thụ thể insulin - giống như hai bàn tay nắm lấy cặp kẹp xung quanh bên ngoài."

Mặc dù kết quả điều trị còn xa vời, nhưng phát hiện của nhóm nghiên cứu có thể dẫn đến một loại thuốc thay thế insulin, làm giảm nhu cầu tiêm của bệnh nhân tiểu đường.

"Các nhà khoa học đã thành công trong việc thay thế các loại phân tử bắt chước này bằng các loại thuốc có thể được dùng dưới dạng thuốc", Tiến sĩ Kirk nói.

"Đó vẫn là một chặng đường dài sẽ cần nghiên cứu thêm, nhưng thật thú vị khi biết rằng khám phá của chúng tôi mở ra cánh cửa cho các phương pháp điều trị bằng miệng cho bệnh tiểu đường loại 1."

Reference: Kirk NS, Chen Q, Wu YG, et al. Activation of the human insulin receptor by non-insulin-related peptides. Nat Commun. 2022;13(1):5695. doi: 10.1038/s41467-022-33315-8