Инсулин – это гормон, который играет важную роль в регуляции уровня глюкозы (сахара) в крови. Он вырабатывается поджелудочной железой и помогает организму использовать глюкозу для получения энергии. У людей с диабетом организм либо не вырабатывает достаточного количества инсулина, либо не может эффективно его использовать, что приводит к повышению уровня сахара в крови.
Исследователи из WEHI решили столетний вопрос в исследованиях диабета, обнаружив, что молекула, отличная от инсулина, может иметь такой же эффект. Это дает ценную информацию для будущего создания пероральных таблеток инсулина.
Таблетка инсулина
Исследователи из Института Уолтера и Элизы Холл (WEHI) в Мельбурне, наконец, ответили на вопрос, который веками ставил в тупик исследователей диабета: может ли молекула, отличная от инсулина, оказывать такое же действие? Выводы команды дают ключевое представление о разработке пероральных таблеток инсулина.
Они успешно продемонстрировали, как неинсулиновая молекула может имитировать инсулин, необходимый для поддержания уровня сахара в крови.
Исследование под руководством WEHI открывает новые возможности для разработки лекарств, которые могли бы заменить ежедневные инъекции инсулина для людей с диабетом 1 типа.
С одного взгляда
Исследователи точно визуализировали, как молекула, имитирующая инсулин, воспроизводит активность инсулина для регулирования уровня глюкозы в крови.
Исследование отвечает на столетний вопрос о том, можно ли заменить инсулин:
- Полученные данные открывают новые возможности для разработки пероральных миметиков инсулина, которые могут заменить ежедневные инъекции у больных сахарным диабетом 1 типа.
- Люди с диабетом 1 типа не могут вырабатывать инсулин и нуждаются в ежедневных инъекциях инсулина, чтобы контролировать уровень глюкозы в крови.
- Новое исследование подтверждает, что альтернативные молекулы могут использоваться для включения поглощения глюкозы в кровь, полностью обходя потребность в инсулине.
Исследование, опубликованное в Nature Communications , было проведено доктором Николасом Кирком и профессором Майком Лоуренсом из WEHI в сотрудничестве с исследователями из американской фармацевтической компании Lilly.
ЛР: Профессор Майк Лоуренс, доктор Николас Кирк и Май Маргеттс создали первые трехмерные изображения молекулы, имитирующей инсулин, взаимодействующей с рецептором инсулина. 1 кредит
Почему нет таблеток инсулина?
Доктор Кирк сказал, что ученые изо всех сил пытались сделать инсулин в виде таблеток, потому что инсулин нестабилен и легко расщепляется организмом при пищеварении.
«С момента открытия инсулина 100 лет назад разработка таблетки инсулина была мечтой исследователей диабета, но после десятилетий попыток успеха не было», — сказал он.
В настоящее время исследования резко ускорились с развитием криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ), новой технологии, которая может визуализировать сложные молекулы в атомарных деталях, что позволяет исследователям быстро создавать трехмерные изображения («чертежи») рецептора инсулина.
«С помощью крио-ЭМ мы теперь можем напрямую сравнивать, как различные молекулы, включая инсулин, изменяют форму инсулинового рецептора», — сказал доктор Кирк.
«Взаимодействие инсулина оказывается гораздо более сложным, чем кто-либо предполагал: и инсулин, и его рецептор резко меняют форму по мере того, как они объединяются».
Трехмерное изображение, показывающее, как молекула, имитирующая инсулин (фиолетовый), взаимодействует с частью рецептора инсулина (серый), чтобы включиться. После активации рецептор направляет клетки на поглощение глюкозы, когда уровень сахара в организме слишком высок. 1 кредит
Имитация инсулина с помощью простых молекул
Новое исследование показывает, как молекула, имитирующая инсулин, действует на рецептор инсулина и включает его, что является первым шагом на пути, который заставляет клетки поглощать глюкозу, когда уровень сахара в организме слишком высок.
Команда выполнила сложные крио-ЭМ-реконструкции, чтобы получить чертежи нескольких молекул, называемых «пептидами», которые, как известно, взаимодействуют с рецептором инсулина и удерживают его в «активном» положении.
Эксперименты с крио-ЭМ выявили один пептид, который может связываться с рецептором и активировать его аналогично инсулину.
- «Инсулин эволюционировал, чтобы бережно удерживать рецептор, как рука, соединяющая щипцы», — сказал доктор Кирк.
- «Пептиды, которые мы использовали, работают парами, чтобы активировать рецептор инсулина — как две руки хватают пару щипцов снаружи».
Хотя терапевтические результаты далеки от результатов, открытие команды может привести к созданию препарата, который заменит инсулин и снизит потребность в инъекциях у диабетиков.
- «Ученым удалось заменить эти виды миметических молекул лекарствами, которые можно принимать в виде таблеток», — сказал доктор Кирк.
- «Это еще долгий путь, который потребует дальнейших исследований, но приятно знать, что наше открытие открывает двери для перорального лечения диабета 1 типа».