Una vez inyectada, la solución experimental reacciona con el calor del cuerpo para formar un depósito biodegradable similar a un gel, que libera lentamente el fármaco a medida que se disuelve.

Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han creado una tecnología que podría proporcionar semanas de control de la glucosa para la diabetes con una sola inyección, lo que sería una mejora dramática sobre las terapias actuales. Experimentado en primates, el tratamiento ha demostrado durar semanas, en lugar de días.

Al crear un mecanismo de liberación controlada para un fármaco y optimizar su tiempo de circulación en el cuerpo, esta nueva inyección de biopolímero tiene el potencial de reemplazar inyecciones de insulina, diarias o semanales, con tratamientos de una vez al mes o dos veces al mes para la diabetes tipo 2.

Muchos de los tratamientos actuales para la diabetes tipo 2 utilizan una molécula de señalización denominada péptido-1 similar al glucagón (GLP1) para hacer que el páncreas libere insulina destinada a controlar el azúcar en la sangre. Sin embargo, este péptido tiene una semivida corta y se elimina rápidamente del cuerpo.

Para que los tratamientos duren más tiempo, los investigadores han fusionado previamente GLP1 con microesferas sintéticas y biomoléculas como anticuerpos, haciéndolos activos durante dos a tres días en ratones y hasta una semana en seres humanos. A pesar de esta mejora, muchos de estos tratamientos no incluyen un mecanismo para controlar la velocidad de liberación del péptido, haciendo que la eficacia del tratamiento tienda a bajar después de un uso prolongado.

Ahora, los investigadores de Duke han creado una tecnología que fusiona GLP1 con un polipéptido similar a la elastina (ELP) sensible al calor en una solución que se puede inyectar en la piel a través de una aguja estándar. Una vez inyectada, la solución reacciona con el calor del cuerpo para formar un depósito biodegradable similar al gel que libera lentamente el fármaco a medida que se disuelve. En experimentos con animales, la terapia resultante proporcionó un control de glucosa hasta tres veces más largo que los tratamientos actualmente en el mercado.

"Aunque hemos perseguido este método en el pasado, Kelli Luginbuhl, un estudiante graduado en mi laboratorio, trabajó sistemáticamente para variar el diseño del biopolímero de entrega a nivel molecular y encontró un punto dulce que maximizó la duración de la entrega del fármaco desde una sola inyección", dice Ashutosh Chilkoti, presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica (BME) de la Universidad de Duke y autor principal del artículo. "Al hacerlo, logramos triplicar la duración de este fármaco de acción corta para la diabetes tipo 2, superando a otros diseños competidores", agregó.

Basándose en su trabajo previo con el fármaco y el sistema de administración, los investigadores del laboratorio de Chilkoti optimizaron su solución para regular los niveles de glucosa en ratones durante 10 días después de una sola inyección, frente al estándar anterior de 2-3 días.

En pruebas adicionales, el equipo encontró que la formulación optimizada mejoró el control de glucosa en monos rhesus durante más de 14 días después de una sola inyección, al tiempo que liberaba el fármaco a una velocidad constante durante la duración del ensayo.

"Lo que es emocionante en este trabajo fue nuestra capacidad para demostrar que la droga podría durar más de dos semanas en primates no humanos", dice Kelli Luginbuhl, un estudiante de doctorado en el laboratorio Chilkoti y co-autor del estudio. "Debido a que nuestro metabolismo es más lento que los monos y ratones, el tratamiento debería durar teóricamente más tiempo en los seres humanos, por lo que esperamos que esta sea la primera formulación quincenal o una vez al mes para las personas con diabetes tipo 2".

Actualmente, el tratamiento de glucosa de acción más prolongada en el mercado, el dulaglutide, requiere una inyección de una vez por semana, mientras que las terapias de insulina estándar a menudo tienen que ser inyectadas dos veces o más cada día.

A pesar de una variedad de opciones de tratamiento, la gestión de la diabetes tipo 2 todavía plantea un problema. Los pacientes no siempre alcanzan sus objetivos glucémicos, y la adherencia a un plan de tratamiento que depende de la dosis frecuente, específica, de la comida, deja espacio para el error humano. Al limitar el número de inyecciones que una persona necesitará para controlar sus niveles de glucosa, los investigadores esperan que esta nueva herramienta mejore las opciones de tratamiento para la enfermedad.

Los investigadores ahora planean estudiar la respuesta inmune a las inyecciones repetidas y probar el material con otros modelos animales. Chilkoti y Luginbuhl también están considerando aplicaciones adicionales para el sistema de liberación controlada, como la administración de analgésicos.

Chilkoti también dijo que debido a que el fármaco se sintetiza dentro de cultivos bacterianos de E. coli en lugar de células de mamíferos, es más barato y más rápido de producir, convirtiéndolo en un blanco potencial para su uso en países en desarrollo una vez comercializado.

La nueva terapia se describe hoy 5 de junio en Nature Biomedical Engineering.