血糖調節のためのインテリジェントなグルコース応答性スイッチを備えたインスリンの経口デリバリーが求められている

Oral delivery of insulin with intelligent glucose-responsive switch for blood glucose regulation.

• Xia Zhou
• Hongwei Wu
• Ruimin Long
• Shibin Wang
• Haiwang Huang
• Yanhua Xia
• Pei Wang
• Yifeng Lei
• Yuanyuan Cai
• Duanhua Cai
• Yuangang Liu

抄録

背景:

従来の糖尿病治療では、通常、正常血糖を維持するためにインスリンを頻繁に注射しなければならず、痛みを伴い、血糖コントロールが困難であった。

BACKGROUND: The traditional treatment for diabetes usually requires frequent insulin injections to maintain normoglycemia, which is painful and difficult to achieve blood glucose control.

結果:

これらの問題を解決するために、両親媒性2-ニトロイミダゾール-L-システイン-アルギン酸（NI-CYS-ALG）コンジュゲートを用いて、生体接着性を有する非侵襲的で痛みのない経口デリバリーナノ粒子システムを開発した。さらに、血糖制御を強化するために、インスリンとグルコースオキシダーゼ(GOx)を担持することにより、このナノ粒子システムのインテリジェントなグルコース応答性スイッチを達成した。インスリン放出挙動はGOx触媒作用により高血糖状態に応答して"ON"に切り替わり、正常なグルコースレベルに応答して"OFF"に切り替わることがin vitro試験で明らかになった。さらに、I型糖尿病ラットを用いたin vivo試験では、本系は高血糖状態を回避し、経口投与後14時間まで正常範囲を維持するという有意な血糖降下作用を示した。

RESULTS: To solve these problems, a non-invasive and painless oral delivery nanoparticle system with bioadhesive ability was developed by amphipathic 2-nitroimidazole-L-cysteine-alginate (NI-CYS-ALG) conjugates. Moreover, in order to enhance blood glucose regulation, an intelligent glucose-responsive switch in this nanoparticle system was achieved by loading with insulin and glucose oxidase (GOx) which could supply a stimulus-sensitive turnover strategy. In vitro tests illustrated that the insulin release behavior was switched "ON" in response to hyperglycemic state by GOx catalysis and "OFF" by normal glucose levels. Moreover, in vivo tests on type I diabetic rats, this system displayed a significant hypoglycemic effect, avoiding hyperglycemia and maintaining a normal range for up to 14 h after oral administration.

結論:

生体接着性の経口デリバリーモードを用いた刺激感受性ターンオーバー戦略は、糖尿病治療のための合成GR-NPの開発の可能性を示しており、経口ルートを介したインテリジェント放出のためのタンパク質、低分子薬物、核酸の合理的な設計を提供する可能性があります。

CONCLUSION: The stimulus-sensitive turnover strategy with bioadhesive oral delivery mode indicates a potential for the development of synthetic GR-NPs for diabetes therapy, which may provide a rational design of proteins, low molecular drugs, as well as nucleic acids, for intelligent releasing via the oral route.