Nyt kemisk trick viser vej mod sikrere sukkersygemedicin

Knud J. Jensen er professor ved Kemisk Institut på Københavns Universitet. I samarbejde med forskere fra DTU og Novo Nordisk udgiver han i dag artiklen ”Construction of Insulin 18-mer nanoassemblies Driven by Coordination to Iron(II) and Zink(II) Ions at Distinct Sites” i det anerkendte tidsskrift Angewandte Chemie.

”Vi har opfundet en helt ny metode til at modificere et molekyle, insulin, der er vigtigt for 35 millioner sukkersygepatienter. Det er vi superglade for”, siger professor Jensen.

Svært at producere til ensartet frigivelse

Sukkersyge opstår, når patienter mister evnen til at producere proteinet insulin, der ellers holder blodets niveau af sukker jævnt. Sygdommen kan ikke kureres, den er dødbringende, hvis den ikke behandles og den forkerte behandling kan give voldsomme varige skader. Heldigvis har det vist sig, at indsprøjtninger med industrielt fremstillet insulin kan give patienter et næsten normalt liv. Der er bare en hage. Det er svært at producere insulin, der bliver frigivet helt ensartet over et helt døgn. Derfor er det svært for den enkelte patient at holde blodsukkerniveauet jævnt.

Ensartet struktur giver forudsigelig frigivelse

Naturlig insulin samler sig i ensartede gitterkonstruktioner, der kaldes hexamerer. Den store udfordring, når man fremstiller lægemidler med insulin, er, at opbygge lige så homogene nanostrukturer. For jo mere ensartet insulinen er bundet sammen, jo mere sikker kan man være på, at den bliver frigivet til kroppen i forudsigelige portioner med et ensartet tempo.

Præcis styring med kemiske jernkroge

Forskerne på Kemisk Institut har nu opfundet en metode, der får kunstig insulin til automatisk at samle sig i en homogen kemisk gitterkonstruktion. For enden af hvert insulinmolekyle sidder bipyridin. Det er så at sige den krog insulin bruger til at hægte sig fast til andre molekyler. Ved at hægte et jern II atom på bipyridin, kan kemikerne nu meget præcist styre, hvordan insulinen hægter sig sammen.

Selvsamlende nano-insulin virker i rotter

Hvor kroppens egen insulin bliver opbevaret i bugspytkirtlen, indtil den skal i brug, sprøjter man den menneskeskabte ind under huden, hvor den ligger i depot i fedtlaget. Takket være den nyskabende jern II metode har Jensen og hans hold tvunget insulinen til selv at samle sig i nanokonstruktioner, der er velegnet til at ligge i depot. For at undersøge om deres selvsamlende nano-insulin også bliver frigivet til blodet, har Jensens forskerhold sprøjtet den nye insulin-form ind i rotter. Det viste sig, at dyrenes blodsukker faldt, og det giver professor Jensen store forhåbninger for metodens fremtid.

”Vi har vist at vi kan påvirke insulin til at samle sig ordnet, og vi har vist at insulinen stadig bliver frigivet til kroppen. Der mangler stadig meget arbejde, før principperne i vores nano-insulin kan bruges i et lægemiddel. Men for mig er det ret klart, at det her kan være en god metode til at designe medicin, der skal frigives over lang tid fra depoter under huden”, siger Knud J.Jensen, der fortsætter: ”Fordi vi kan kontrollere insulinens selvsamlende egenskaber meget præcist, mener jeg også, at metoden kan bruges til at designe insulin med forskellige egenskaber, så atypiske patienter også kan få en medicin, der virker uden bivirkninger”.

Nano-metoder viser usædvanlig ensartethed

Ud over at undersøge effekten i rotter, har forskerholdet også undersøgt den gitterformede insulin med de nanoteknologiske metoder Atomic Force Microscopy (AFM) og Small Angle X-ray scattering, der affotograferer henholdsvis overflade og indre struktur af molekylet. På den måde har de slået fast, at tilsætningen af jern II virkelig har fået insulinen til at arrangere sig usædvanligt homogent.

For professor Jensen er det dog selve den kemiske fremstillingsmetode, der er afgørende.

”Det, at bruge jern II til at gøre proteiner selvsamlende, er en ny form for kemisk proces. Det vil sige, at vi har udført grundforskning. Men vi har valgt at udføre vores grundforskning på et molekyle, som er relevant for en vigtig industriel samarbejdspartner. Det, at vores grundforskning kan føre til nye lægemidler, gør, at vores arbejde føles mere relevant”, slutter Jensen.

Emner