Como explican en su trabajo publicado en Science Translational Medicine, estos científicos se centraron en la insulina monomérica, con una estructura molecular que, según la teoría, debería permitirle actuar más rápido que otras formas de insulina.
El problema es que la insulina monomérica es demasiado inestable para su uso práctico. Pero ahí está la Física y los nuevos materiales, como reconoce el profesor Eric Appel, de la Universidad de Stanford y coordinador de este estudio.
“Las moléculas de insulina en sí están bien, -explica- por lo que queríamos desarrollar un polvo mágico de hadas que, añadido a un vial, ayudara a solucionar el problema de estabilidad. Al centrarnos solo en los aditivos de rendimiento, que alguna vez se denominaron ingredientes inactivos, podemos lograr grandes avances en la eficacia general del fármaco”.
Después de examinar y probar una gran biblioteca de polímeros aditivos, los investigadores encontraron uno que podría estabilizar la insulina monomérica durante más de 24 horas en condiciones de estrés.
En comparación, la insulina comercial de acción rápida se mantiene estable durante seis a 10 horas en las mismas condiciones. Posteriormente, los investigadores confirmaron la acción ultrarrápida de su formulación en cerdos a los que se les había inducido diabetes. El siguiente paso son los ensayos clínicos en humanos, en cuyo protocolo ya trabajan.
‘Polvo mágico de hadas’, el ansiado polímero
Las formulaciones comerciales actuales de esta hormona contienen una mezcla de tres formas: monómeros, dímeros y hexámeros. Los científicos han asumido que los monómeros serían los más útiles en el organismo pero, dentro de los viales, las moléculas de insulina son atraídas hacia la superficie del líquido donde se añaden y se vuelven inactivas.
Los hexámeros son más estables en el vial pero tardan más en trabajar en el cuerpo porque primero tienen que descomponerse en monómeros para activarse. Aquí es donde se encuentra ese polvo mágico de hadas, un polímero personalizado que se ve atraído por el interfaz aire-agua.
Joseph Mann, que trabaja en el laboratorio de Eric Appel, detalla que “nos centramos en los polímeros que irían preferentemente a esa interfaz y actuarían como una barrera entre cualquiera de las moléculas de insulina que intentan reunirse allí. El polímero puede hacerlo sin interactuar con las moléculas de insulina, permitiendo que el medicamento surta efecto sin obstáculos”.
Encontrar el polímero adecuado con las propiedades deseadas fue un proceso largo que implicó un viaje de tres semanas a Australia, donde un ingenio robótico creó, en una primera fase, unos 1.500 candidatos.
A continuación, se llevó a cabo el procesamiento y las pruebas individuales manuales en Stanford para identificar los polímeros que exhibieron con éxito el comportamiento de barrera deseado. Los primeros 100 candidatos no estabilizaron la insulina comercial en las pruebas, pero los investigadores insistieron.
Insulina monomérica
Así, encontraron ese ansiado polímero poco antes de que comenzaran las pruebas de laboratorio con cerdos diabéticos. En la insulina comercial, que generalmente permanece estable durante aproximadamente 10 horas en pruebas de envejecimiento acelerado, el polímero aumentó drásticamente la duración de la estabilidad durante más de un mes. El siguiente paso fue ver cómo el polímero afectaba a la insulina monomérica.
Fue otra victoria cuando los investigadores confirmaron que su formulación podría permanecer estable durante más de 24 horas bajo estrés.
“En términos de estabilidad, dimos un gran paso atrás al hacer que la insulina fuera monomérica. Luego, al agregar nuestro polímero, cumplimos más del doble de la estabilidad del estándar comercial actual”, destaca, Caitlin Maikawa, especialista en Bioingeniería y miembro de este equipo de científicos de Stanford.
Con una subvención inicial del Centro de Investigación de Diabetes de la Universidad de Stanford y del Instituto de Investigación de Salud Materno Infantil del mismo campus, los investigadores pudieron evaluar su nueva formulación de insulina monomérica en cerdos diabéticos, el modelo animal no humano más avanzado.
También han financiado esta investigación la Fundación Novo Nordisk, Stanford Bio-X y el Consejo Danés de Investigación Independiente, entre otros organismos e instituciones.
La nueva insulina alcanza su actividad máxima a los cinco minutos
Descubrieron que su insulina alcanzaba el 90% de su actividad máxima dentro de los cinco minutos posteriores a la inyección de la hormona. A modo de comparación, la insulina comercial de acción rápida comenzó a mostrar una actividad significativa solo después de 10 minutos. Además, la actividad de insulina monomérica alcanzó su punto máximo en aproximadamente 10 minutos, mientras que la insulina comercial requirió 25 minutos.
En las personas -según este equipo de investigadores-, esta diferencia podría traducirse en una disminución de cuatro veces en el tiempo que tarda la insulina en alcanzar el pico de actividad.
Los investigadores piensan solicitar la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para probar su formulación de insulina en ensayos clínicos con personas (aunque todavía no se han planificado ensayos y no se buscan participantes en este momento).
También consideran otros usos para su polímero, dado lo significativamente que aumentó la estabilidad en la insulina comercial.
Debido a que su formulación de insulina se activa muy rápidamente y, por lo tanto, se parece más a la insulina en una persona sin diabetes, los investigadores trabajan con la posibilidad de que pueda ayudar al desarrollo de un dispositivo de páncreas artificial que funcione sin la necesidad de intervención del paciente en las comidas.
