Diabetes is vooral een vervelende ziekte, omdat veel patiënten dagelijks meermaals insuline moeten spuiten. Daar hebben onderzoekers nu bijna een oplossing voor, in de vorm van een glucosepil. 

Het is wetenschappers gelukt om de glucosespiegel van ratten met diabetes stabiel te houden met een orale pil die is opgebouwd uit verschillende laagjes. Een chemische ‘micromotor’ binnenin de pil boort zich in de wand van de dikke darm om veilig en effectief insuline af te geven.

De eilandjes van Langerhans
Voor de miljoenen mensen die lijden aan diabetes is de toediening van het hormoon insuline van levensbelang. Zonder dit medicijn kan hun lichaam, afhankelijk van de werking van hun alvleesklier, slecht of helemaal geen suikers verwerken en is de levensverwachting beperkt. In 1869 ontdekte de Duitse Paul Langerhans cellen in de alvleesklier die insuline aanmaken. Die liggen in groepjes bij elkaar en worden daarom ‘eilandjes van Langerhans’ genoemd. Het duurt dan nog twintig jaar voordat duidelijk wordt dat mens en dier zonder deze insulineproducerende cellen geen suiker kunnen afbreken.

In 1921 lukt het Frederick Banting en Charles Best om insuline uit de alvleesklier van honden toe te dienen bij mensen. De 14-jarige Leonard Thompson is de eerste patiënt die zij met succes behandelen. De jongen leeft nog dertien jaar in redelijke gezondheid en Banting krijgt de Nobelprijs uitgereikt voor zijn bijzondere ontdekking, die het leven van ongelooflijk veel mensen zou redden. Het medicijn wordt voornamelijk gewonnen uit varkens, totdat in 1955 de eerste synthetische insuline in het lab wordt ontwikkeld en het medicijn een aantal jaren later in productie gaat.

Injecteren is verre van ideaal
Wetenschappers verfijnen deze middelen en de toedieningsmethoden steeds verder, maar het lukte tot op heden niet om een werkzame insulinepil te produceren. Het hormoon moet nog altijd door de meeste diabetici zelf meerdere keren per dag op het juiste tijdstip onder de huid worden geïnjecteerd met een injectiespuit. Dit is een vervelend, ietwat pijnlijk klusje en als gevolg daarvan laat de consistentie bij het prikken nog wel eens te wensen over, wat zowel acuut als op de langere termijn slecht kan uitpakken voor de gezondheid van diabetici. Sommige patiënten dragen een pomp, maar ook dat is verre van ideaal.

Another step toward an insulin tablet

Chemische ‘micromotors’ brengen insuline op de juiste plaats in de dikke darm. Afbeelding: ACS Nano

Een insulinepil lijkt een stuk dichterbij gekomen, nu een onderzoeksteam met succes insuline heeft kunnen toedienen via de dikke darm van ratten met behulp van een oraal toegediende tablet, die wordt aangedreven door chemische ‘micromotoren’ en een beschermlaag heeft die is gemaakt van veresterd zetmeel.

Micromotoren met nano-aandrijving
Een manier om insuline oraal toe te dienen zou ideaal zijn, maar het hormoon wordt na het doorslikken in de maag al snel afgebroken, zonder dat het de darmen en uiteindelijk de bloedbaan kan bereiken. Het lukte bij eerdere pogingen in het lab al wel om de insuline te beschermen tegen de verwoestende werking van het maagzuur door micro- of nanodragers (micro- of nanostructuren die zijn ontworpen om materialen zoals geneesmiddelen in het lichaam te transporteren) in te zetten, maar toen de insuline uiteindelijk ongeschonden in de dikke darm aankwam, bleek het passieve diffusieproces in de cellen van de dikke darmwand niet efficiënt genoeg. Daarom is nu gekozen voor een actieve manier van verplaatsing van het medicijn, door middel van ‘kleine, chemische micromotoren’ met nano-aandrijving, die de insulinelading veilig en effectief afleveren door de pil in de slijmvlieslaag van de dikke darm te boren.

Drietrapsraket op microniveau
Om deze tabletten te maken, bedekten de onderzoekers magnesium-microdeeltjes met een laag insuline-bevattende oplossing en een laag liposomen (vet). Vervolgens mengden ze deze deeltjes met zuiveringszout (natriumbicarbonaat), en drukten dit geheel in elkaar tot minitabletten van ongeveer 3 millimeter lang. Deze pilletjes bedekten ze vervolgens met een veresterde zetmeeloplossing. Het zetmeel beschermt de tabletten tegen maagzuur, waardoor ze intact de dikke darm bereiken. Nadat de zetmeellaag is afgebroken, reageert het magnesium met water. Hierdoor ontstaat een stroom waterstofgasbellen die als micromotoren fungeren en de insuline door het slijmvlies van de dikke darm drukken, waar het hormoon wordt geabsorbeerd en uiteindelijk in de bloedbaan belandt.

Het team testte hun minitabletten uit op ratten en ontdekte dat ze de bloedglucosewaarden van de dieren op deze manier meer dan vijf uur lang sterk konden verlagen. Het lukte hen om een stabiele glucosespiegel te realiseren die bijna net zo laag was als wanneer de insuline via een injectie zou zijn toegediend. Hoewel er nog een lange weg te gaan is voordat een goedgekeurde insulinepil op de markt komt, is het team ervan overtuigd dat hun onderzoek een grote stap is in de richting van een veilige, effectieve en veel minder invasieve manier van medicatie voor diabetici.