По состоянию на 2019 год около 9,3% людей от 20 до 79 лет больны диабетом, и распространённость заболевания неуклонно растёт. Одной из причин диабета является недостаточность инсулина, вырабатываемого островками Лангерганса в поджелудочной железе. При среднетяжёлом или тяжёлом протекании заболевания больные нуждаются в инсулинотерапии. Чтобы помочь людям более эффективно контролировать уровень сахара в крови, учёные из Университета Юты создали быстродействующий инсулин из яда моллюска Conus geographus.
Синтетические инсулины, используемые диабетиками уже на протяжении многих лет, содержат особый компонент – так называемые B-цепи, которые заставляют молекулы инсулина «слипаться» для хранения в поджелудочной железе. Для регулирования уровня сахара необходимо, чтобы эти молекулы «отлипли» друг от друга и в таком виде попали в кровоток. У среднестатистических лекарственных препаратов на это может уйти целый час, и только самые современные средства справляются примерно за 20-30 минут. Такие препараты доступны далеко не всем, потому для решения проблемы доступности и быстроты действия инсулинотерапии исследователи из Университета Юты создали «сверхбыстрый» инсулин, используя яд моллюска – конуса географического.
Большинство людей даже не догадываются, сколько таинственных и потенциально полезных видов обитают на дне Мирового океана. Моллюск Conus geographus привлёк особое внимание учёных. Этот хищник использует яд, чтобы парализовать и проглотить целиком ещё живую, но обездвиженную жертву. По мнению исследователей, токсин, содержащийся в ядовитой слюне географического конуса, может оказаться полезным для людей. Исследуя молекулярное строение яда, учёные обнаружили молекулу, которая по своему виду и действию напоминает человеческий инсулин. К тому же, они отметили, что «инсулин» в яде моллюска значительно более быстродействующий: токсин резко снижает уровень глюкозы в крови жертвы, вызывая наступление гипогликемической комы. Всё дело в отсутствии компонента, который заставляет молекулы инсулина слипаться для хранения в поджелудочной железе. Инсулиновое оружие моллюска является примером эволюционной адаптации вида с целью добычи пропитания: конус не может угнаться за рыбой, потому ему необходимо максимально быстро обездвижить и съесть жертву.
Профессор Чоу и его коллеги из Университета Юты надеялись, что инсулин из яда географического конуса можно будет использовать для инсулинотерапии диабетиков. Однако вскоре после обнаружения свойств токсина учёные поняли, что, несмотря на скорость действия, в чистом виде он гораздо слабее натурального или синтетического инсулина. Тогда исследователи занялись развитием комбинированной версии инсулина, которая совместила бы в себе быстродействие молекул из яда моллюска и силу синтетического вещества. Спустя несколько лет упорной работы они получили так называемый «мини-инсулин», поскольку молекулы инсулина в яде конуса гораздо меньше человеческих.
Для создания «мини-инсулина» исследователи модифицировали молекулу человеческого инсулина, удалив B-цепи. Затем они изолировали в инсулиновой молекуле моллюска 4 аминокислоты, которые способствуют ускоренной связи инсулина с соответствующими рецепторами, и интегрировали их в человеческий инсулин. В рамках лабораторных испытаний учёные ввели «мини-инсулин» крысам и мышам. По словам профессора Чоу, введение молекулы в организм грызунов показало результат, схожий с действием человеческого инсулина. Кроме того, желаемый эффект наступал всего через 5 минут.
Учёным предстоит ещё несколько лет работы над совершенствованием «мини-инсулина», однако они уверены, что это средство имеет невероятный потенциал. К тому же, как говорят исследователи, инсулин нового поколения будет относительно легко синтезировать из-за крошечного размера молекул, что значительно упростит и ускорит производство лекарственного средства.
Источник: A structurally minimized yet fully active insulin based on cone-snail venom insulin principles