Гибрид инсулина морской улитки и человека может привести к улучшению лечения диабета
Международная команда исследователей, включая учёных из Университета здравоохранения Юты, сообщила о создании самой маленькой в мире полностью функциональной версии инсулина. Этот гибрид сочетает эффективность человеческого инсулина с быстрым действием ядовитого инсулина, вырабатываемого хищными конусными улитками. Результаты, основанные на исследованиях на животных, могут ускорить разработку методов лечения диабета.
"Теперь у нас есть возможность создать гибридную версию инсулина, которая работает у людей и, по-видимому, обладает многими положительными свойствами инсулина конусной улитки", — говорит Дэнни Хун-Чие Чоу, доктор философии, доцент кафедры биохимии и один из авторов исследования.
Исследование опубликовано в Nature Structural and Molecular Biology.
Механизм действия улиточного инсулина
Хищные виды улиток, такие как Conus geographus, выпускают в воду токсичный яд, содержащий уникальную форму инсулина. Этот инсулин вызывает резкое падение уровня глюкозы в крови рыб, временно парализуя их.
В более ранних исследованиях было обнаружено, что этот ядовитый инсулин имеет много биохимических сходств с человеческим инсулином и, по-видимому, действует быстрее самого быстродействующего человеческого инсулина, доступного в настоящее время.
Более быстродействующий инсулин снизил бы риск гипергликемии и других серьёзных осложнений диабета, а также мог бы улучшить работу инсулиновых помп или устройств искусственной поджелудочной железы.
Ключевое отличие и идея гибрида
Исследователи обнаружили, что инсулин, полученный из яда конусной улитки, лишён "шарнирного" компонента, который заставляет человеческий инсулин агрегировать или слипаться для хранения в поджелудочной железе. Эти агрегаты должны распасться на отдельные молекулы, прежде чем они начнут действовать на уровень сахара в крови — процесс, который может занять до часа. Поскольку инсулин конусной улитки не агрегирует, он по сути готов немедленно воздействовать на биохимические процессы в организме.
Однако инсулин улитки гораздо менее эффективен, чем человеческий. Исследователи предполагают, что людям потребуется в 20–30 раз больше инсулина конусной улитки, чтобы снизить уровень сахара в крови.
Создание "мини-инсулина"
В новом исследовании учёные использовали методы структурной биологии и медицинской химии, чтобы выделить четыре аминокислоты, которые помогают улиточному инсулину связываться с рецептором инсулина. Затем они создали укороченную версию молекулы человеческого инсулина без области, ответственной за слипание.
Команда интегрировала модифицированные версии этих аминокислот в человеческую молекулу, создав гибрид, который не слипается и с высокой эффективностью связывается с человеческим рецептором инсулина.
В тестах на лабораторных крысах эта гибридная молекула инсулина, которую учёные называют "мини-инсулин", взаимодействовала с рецепторами инсулина так же сильно, как и обычный человеческий инсулин. В результате мини-инсулин обладал той же эффективностью, что и человеческий инсулин, но действовал быстрее.
"Мини-инсулин обладает огромным потенциалом. С помощью всего нескольких стратегических замен мы создали мощную, быстродействующую молекулярную структуру, которая является самой маленькой полностью активной формой инсулина на сегодняшний день. Благодаря своим малым размерам, его должно быть легко синтезировать, что делает его основным кандидатом для разработки нового поколения инсулиновых терапевтических средств", — говорит Чоу.