Könnte es bald Insulin in Form einer Pille geben?
Wie ein Molekül, das Insulin nachahmt, die Diabetesforschung voranbringen kann
WEHI-Forscher in Melbourne haben eine 100 Jahre alte Frage der Diabetesforschung beantwortet: Kann ein anderes Molekül als Insulin die gleiche Wirkung haben? Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die künftige Entwicklung einer oralen Insulinpille.
Symbolbild
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Ein 3D-Bild, das zeigt, wie ein Insulin nachahmendes Molekül (lila) mit einem Teil des Insulinrezeptors (grau) interagiert, um ihn zu aktivieren. Einmal aktiviert, weist der Rezeptor die Zellen an, Glukose aufzunehmen, wenn der Zuckerspiegel im Körper zu hoch ist.
WEHI
Das Forscherteam hat veranschaulicht, wie ein Molekül, das kein Insulin ist, die Rolle des Insulins, eines Schlüsselhormons für die Kontrolle des Blutzuckerspiegels, nachahmen kann.
Die vom WEHI geleitete Studie eröffnet neue Wege für die Entwicklung von Medikamenten, die die täglichen Insulininjektionen für Menschen mit Typ-1-Diabetes ersetzen könnten.
Menschen mit Typ-1-Diabetes können kein Insulin produzieren und benötigen mehrere tägliche Insulininjektionen, um ihren Blutzuckerspiegel unter Kontrolle zu halten.
Die neuen Forschungsergebnisse bestätigen, dass alternative Moleküle verwendet werden können, um die Glukoseaufnahme im Blut zu aktivieren und so den Bedarf an Insulin ganz zu umgehen.
Die in Nature Communications veröffentlichte Studie wurde von Dr. Nicholas Kirk und Professor Mike Lawrence vom WEHI in Zusammenarbeit mit Forschern des amerikanischen Pharmaunternehmens Lilly geleitet.
Warum gibt es keine Insulinpille?
Dr. Kirk sagte, dass Wissenschaftler sich schwer damit getan haben, Insulin als Pille herzustellen, weil Insulin instabil ist und vom Körper bei der Verdauung leicht abgebaut wird.
"Seit der Entdeckung des Insulins vor 100 Jahren war die Entwicklung einer Insulinpille ein Traum für Diabetesforscher, aber nach jahrzehntelangen Versuchen gab es nur wenig Erfolg", sagte er.
Mit der Entwicklung der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), einer neuen Technologie, die komplizierte Moleküle bis ins atomare Detail sichtbar machen kann, hat sich die Forschung nun dramatisch beschleunigt und ermöglicht es den Forschern, rasch 3D-Bilder ("Blaupausen") des Insulinrezeptors zu erstellen.
"Mit der Kryo-EM können wir nun direkt vergleichen, wie verschiedene Moleküle, einschließlich Insulin, die Form des Insulinrezeptors verändern", so Dr. Kirk.
"Die Interaktion von Insulin erweist sich als weitaus komplexer als vorhergesagt, da sowohl Insulin als auch sein Rezeptor ihre Form dramatisch verändern, wenn sie zusammenarbeiten.
Nachahmung von Insulin mit einfachen Molekülen
Die neuen Forschungsergebnisse zeigen, wie ein Insulin nachahmendes Molekül auf den Insulinrezeptor einwirkt und ihn anschaltet - der erste Schritt in einem Weg, der die Zellen anweist, Glukose aufzunehmen, wenn der Zuckerspiegel im Körper zu hoch ist.
Das Team führte komplizierte Kryo-EM-Rekonstruktionen durch, um Blaupausen mehrerer Moleküle, so genannter "Peptide", zu erhalten, von denen bekannt ist, dass sie mit dem Insulinrezeptor interagieren und ihn in der "aktiven" Position halten.
Die Kryo-EM-Experimente identifizierten das eine Peptid, das den Rezeptor auf ähnliche Weise wie Insulin binden und aktivieren kann.
"Insulin hat sich so entwickelt, dass es den Rezeptor sorgfältig festhält, wie eine Hand, die eine Zange zusammenhält", so Dr. Kirk.
"Die Peptide, die wir verwendet haben, arbeiten paarweise, um den Insulinrezeptor zu aktivieren - wie zwei Hände, die die Zange außen herum greifen."
Auch wenn die therapeutischen Ergebnisse noch in weiter Ferne liegen, könnte die Entdeckung des Teams zur Entwicklung eines Medikaments führen, das Insulin ersetzt und den Bedarf an Injektionen bei Diabetikern verringert.
"Wissenschaftler hatten bereits Erfolg damit, diese Art von mimetischen Molekülen durch Medikamente zu ersetzen, die als Tabletten eingenommen werden können", so Dr. Kirk.
"Es ist noch ein langer Weg, der weitere Forschung erfordert, aber es ist aufregend zu wissen, dass unsere Entdeckung die Tür für orale Behandlungen für Typ-1-Diabetes öffnet."
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