Les patients diabétiques de type I s'injectent généralement de l'insuline plusieurs fois par jour, un processus douloureux qui réduit la qualité de vie. Les médicaments injectables sont également associés à la non-observance, ce qui peut entraîner des complications à long terme pour les patients atteints de maladies chroniques et des augmentations dramatiques des coûts des soins de santé.

Donc, qu'est-ce qui empêche les médecins de prescrire une solution beaucoup plus simple, comme une pilule d'insuline ? Nos propres systèmes de digestion sont à blâmer, car dans ce cas, ils fonctionnent trop bien pour leur propre bien.

"Notre corps voit toutes les protéines que nous ingérons comme nourriture, même s'il s'agit d'un médicament protéique thérapeutique comme l'insuline. Les protéines qui pénètrent dans l'estomac sont digérées en acides aminés individuels et perdent toute fonction thérapeutique prévue, " explique Katie Whitehead, professeur adjoint de génie chimique à l'Université Carnegie Mellon.

Même si le médicament était en quelque sorte capable de faire le voyage jusqu'à l'intestin grêle sans être digéré, notre corps ne serait toujours pas capable de l'absorber. Les gros médicaments protéinés ne pénètrent pas dans la muqueuse intestinale, ce qui signifie qu'il est impossible pour le médicament de passer dans la circulation sanguine et de commencer à agir dans le corps.

Whitehead a vu ce défi de livraison de médicaments comme une opportunité d'unir ses forces avec son collègue Alan Russell, professeur et directeur du Disruptive Health Technology Institute. Avec l'expérience de Whitehead dans les systèmes d'administration de médicaments et l'expertise de Russell dans l'ingénierie des protéines à base de polymères, l'équipe a développé une nouvelle solution. Leurs recherches ont été récemment publiées dans Le Journal de la Libération Contrôlée .

En utilisant une technique appelée Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) (développée à Carnegie Mellon par le professeur de chimie Krzysztof Matyjaszewski), l'équipe a créé une protéine conditionnée qui survit à des conditions de digestion et est facilement transportée à travers la barrière intestinale dans un modèle de culture cellulaire. La protéine utilisée dans cette étude a servi de modèle pour des médicaments thérapeutiques tels que l'insuline.

L'ATRP a permis à Russell d'attacher un polymère à la protéine modèle. Une fois attaché, ce polymère a agi comme un bouclier contre les enzymes digestives dans l'estomac.

"Notre équipe avait développé un polymère très stable, assez pour qu'il survive dans l'acide chlorhydrique, " dit Russell. " Nous étions convaincus que nous pouvions utiliser ce polymère pour protéger la protéine modèle de l'estomac, mais le deuxième défi restait de déplacer sélectivement la protéine modèle à travers la paroi intestinale."

Pour relever ce défi, Whitehead a identifié une structure chimique appelée phénylpipérazine qui augmente la perméabilité de l'intestin. En entourant la protéine dans un polymère à base de phénylpipérazine, la protéine modèle a facilement traversé les barrières cellulaires intestinales. Notamment, l'équipe de recherche a augmenté le transport de la protéine modèle sans augmenter le transport d'autres composés nocifs, tels que les déchets, à travers l'intestin.

« Nous sommes enthousiasmés par cette recherche car nous avons démontré que la conjugaison de polymères peut être utilisée pour obtenir une administration de protéines par voie orale. Ces résultats soulèvent de nombreuses autres questions que nous sommes impatients de résoudre, tels que la façon dont la structure et l'architecture du polymère influencent le processus de livraison ainsi que si ces résultats se traduisent in vivo , " dit Whitehead.

Ce projet est considéré par les chercheurs comme une étape d'introduction importante dans leur recherche vers le développement de systèmes d'administration de médicaments par voie orale qui peuvent être testés et utilisés en clinique.