طور المهندسون في جامعة ستانفورد تقنية تخزين هيدروجيل قابلة للحقن تسمح بحقن عقار GLP-1 كل أربعة أشهر، مقارنة بالحقن المتكرر كل يوم. يمكن لهذا المنتج الدوائي ذو الحقن الواحد القائم على الهيدروجيل أن يقلل بشكل كبير من تكرار التدخل العلاجي، ويحسن بشكل كبير نوعية حياة المرضى ويقلل من مضاعفات علاج مرض السكري.
قام مهندسو المواد في جامعة ستانفورد بتطوير نظام توصيل هيدروجيل جديد يحول الحقن اليومية أو الأسبوعية لمرض السكري وأدوية التحكم في الوزن (مثل Ozempic، وMounjaro، وTrulicity، وVictoza، وما إلى ذلك) إلى حقن كل أربعة أشهر. ويعتقد الباحثون في دراسة جديدة نشرت في مجلة Cell Reports Medicine في 21 نوفمبر أن هذا النظام سيحسن بشكل كبير من مرض السكري وإدارة الوزن، ويزيد من امتثال المريض للأدوية، ويساعد المرضى الذين يعانون من مرض السكري من النوع 2 على تحسين الصحة على المدى الطويل.
تعمل هذه الأدوية عن طريق محاكاة هرمون الببتيد الشبيه بالجلوكاجون 1 (GLP-1). ولكن في حين أن هذه الأدوية يمكن أن تساعد الأشخاص على إدارة نظامهم الغذائي ووزنهم، فإن الحقن اليومية أو الأسبوعية يمكن أن تشكل عبئًا على العديد من المرضى.
وقال إريك أبيل، الأستاذ المشارك في قسم علوم وهندسة المواد بجامعة ستانفورد والباحث الرئيسي في الهيدروجيل الجديد: "يعد الالتزام بالعلاج أحد أكبر التحديات في إدارة مرض السكري من النوع الثاني. ثلاث حقن فقط في السنة ستسهل على المرضى الذين يعانون من مرض السكري أو السمنة الالتزام بأدويتهم".
يعاني 500 مليون شخص في جميع أنحاء العالم من مرض السكري من النوع 2، بما في ذلك 130 مليون في الولايات المتحدة وحدها. وتشير التقديرات إلى أن تكلفة العلاج السنوية في الولايات المتحدة تصل إلى 400 مليار دولار. تم الترحيب بالدواء GLP-1، الذي ظهر مؤخرًا، باعتباره "دواء معجزة" له آثار جانبية قليلة ويمكنه التحكم بشكل فعال في استهلاك الطاقة من خلال مساعدة المرضى على زيادة الشبع، وتقليل الجوع، واستهداف التأثيرات الغذائية الأخرى المرتبطة بالمكافأة.
هيدروجيل مركب نانوي جديد
يكمن سر الهلاميات المائية في الخصائص الفيزيائية الفريدة للجسيمات النانوية الموجودة في قلبها. الهلاميات المائية ليست جديدة - على سبيل المثال، العدسات اللاصقة التي يرتديها الكثير من الناس اليوم مصنوعة منها - ولكن هذه الهلاميات المائية مصممة لمقاومة التمزق والحفاظ على شكلها. تم تصميم الهيدروجيل باستخدام البوليمرات والجسيمات النانوية التي ترتبط ببعضها البعض بشكل ضعيف، بحيث تبقى معًا مثل الهلام ولكنها تتبدد ببطء بمرور الوقت. الهلاميات المائية هي شبكات من سلاسل البوليمر والجسيمات النانوية التي تثبت جزيئات الدواء في مكانها حتى تذوب الشبكة، ويطلق الدواء.
يوضح أبيل: "يذوب الهلام المائي الخاص بنا على مدى أشهر، مثل مكعب السكر في الماء الذي يذوب جزيئًا بعد جزيء". "كثيرًا ما أقول إن الهيدروجيل متماسك مع نوع من الفيلكرو الجزيئي الذي يلتصق جيدًا ولكن يمكن تفكيكه بسهولة."
يحتوي الهيدروجيل الجديد، المعروف تقنيًا باسم هيدروجيل جسيمات البوليمر النانوية (PNP)، على تدفق سائل "كافي" ليتم حقنه بسهولة بإبرة جاهزة، وهو يشبه الهلام ومستقر بدرجة كافية في الجسم ليدوم لمدة تصل إلى أربعة أشهر. تتم صياغة جزيئات الدواء GLP-1 في الهيدروجيل. وبمرور الوقت، يذوب الهيدروجيل ببطء وتتم تعبئة جزيئات الدواء أيضًا.
سيقوم طبيبك بحقن قطعة صغيرة من هيدروجيل تحتوي على الدواء في مكان مناسب تحت الجلد، مثل الإبط. بالنسبة للمهندسين، كان المفتاح هو كيفية تصميم الهيدروجيل بحيث يكون صغيرًا بما يكفي ليكون مريحًا وغير مزعج للمريض، ولكنه كبير بما يكفي ومتين بما يكفي ليدوم لمدة أربعة أشهر كاملة. ويعتقد أبيل أن فريقه قد حقق هذا الإجراء الرقابي.
وقال أبيل: "لقد اخترنا فترة الأربعة أشهر لتتناسب مع الوقت الذي يرى فيه الناس طبيبهم أو أخصائي الغدد الصماء، ولهذا السبب كنا محددين للغاية بشأن فترة الإصدار".
الإمكانيات واعدة
وحتى الآن، اختبر الفريق النظام الجديد لتوصيل الدواء على فئران المختبر بنجاح كبير. أدت حقنة واحدة من هذا العلاج المعتمد على الهيدروجيل إلى تحسين إدارة نسبة السكر في الدم والوزن لدى الفئران مقارنة بالحقن اليومي لعقار تجاري رئيسي.
في حين تم تصميم هذا الهيدروجيل خصيصًا لنظام اختبار GLP-1 لمدة أربعة أشهر، نجح الفريق في ضبط الإطار الزمني للإصدار ليتراوح من بضعة أيام إلى ستة أشهر. وقد تم استخدام هذا النظام في البروتينات واللقاحات الأخرى وحتى الخلايا العلاجية، وهناك أدلة على أن أدوية GLP-1 تقلل أيضًا من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. تشير كل هذه العلامات إلى تطبيقات محتملة لنظام توصيل الدواء هذا لأدوية أخرى وحالات أخرى. وقد تم الحصول على نتائج واعدة جدًا لدى الأطفال المصابين بداء السكري من النوع الأول.
وسيقوم الباحثون بعد ذلك باختباره على الخنازير، التي يكون جلدها وأنظمة الغدد الصماء فيها أكثر تشابهًا مع البشر. إذا سارت هذه التجارب كما هو مخطط لها، فيمكننا أن نرى تجارب سريرية على البشر في غضون عام ونصف إلى عامين.
وقال أبيل: "على أقل تقدير، مهدنا الطريق لإطلاق علاجات مضادة للسكري ومكافحة السمنة على أساس GLP-1، والتي يمكن أن يكون لها آثار مفيدة في علاج مرض السكري من النوع 2 وربما أمراض أخرى".