Ett samarbete mellan institutionens Nanoscience Center och MedImmune tar stora kliv mot en säkrare och effektivare behandling av typ 2-diabetes och fetma.

Cambridge kemiingenjörer har studerat oxyntomodulin, en mänsklig peptid, som har potential att bli en säker och effektiv behandlingsform för både typ 2-diabetes och fetma. En av fördelarna med det nya läkemedlet är att till skillnad från andra behandlingar för typ 2-diabetes, det kommer inte att få patienten att gå upp i vikt – faktiskt, tvärtom.

"Det finns bevis för att oxyntomodulin både minskar aptiten och orsakar en lätt höjning av kroppstemperaturen och ökning av hjärtfrekvensen, som hjälper till med viktminskning, säger Sonja Kinna, en sista års doktorsexamen. studerande, under ledning av professor Sir Mark Welland, som undersöker självmontering av peptider som en långsiktig läkemedelsformulering. "Förutom att behandla diabetes, vi ser det som ett potentiellt vapen för att bekämpa fetma."

Sonja och teamet har undersökt peptidens strukturella egenskaper, som kan lagras i en fibrillär (eller linjär) struktur. Denna struktur är inert, men demonteras till ett lösligt tillstånd när den injiceras under huden, utlöser frisättningen av insulin i kroppen.

Den traditionella behandlingen av typ 2-diabetes innebär att insulin injiceras direkt i patienten. Om för mycket insulin appliceras, patienten kan utveckla hypoglykemi, men oxyntomodulin eliminerar den risken genom att få patientens kropp att producera sitt eget insulin och balansera insulinproduktionen.

"Vi vet att peptider är en mycket säker och effektiv behandlingsform, säger Sonja, "Men problemet är att kroppen reagerar på dem som på proteiner, behandla dem som mat och därför bryta ner dem. Det är därför förmågan att använda oxyntomodulins fibrillerade form är så viktig. Vi kan använda den som en depå från vilken den aktiva peptiden diffunderar in i blodomloppet under en längre period."

Långsam frisättning från självmonterade strukturer skapar en ihållande verkan som kringgår den korta halveringstiden för peptider. Detta innebär att effekten av läkemedlet kan vara på människor i flera dagar eller till och med veckor. Även om läkemedlet är potentiellt effektivt i sin fria form, det skulle behöva administreras ofta, kanske så ofta som var fjärde timme.

Lagets tidning, "Kontrollera bioaktiviteten av ett peptidhormon in vivo genom reversibel självmontering", vann Medimmune 2017 Global Excellence Award för årets bästa publikation. Priset erkänner exceptionella bidrag för att främja innovativ vetenskap och leverera ett enormt värde till MedImmune-organisationen.

"Det bästa med det här projektet har varit samarbetet med MedImmune, " säger Sonja. "Det är fantastiskt eftersom vi [på Cambridge] studerar strukturen av peptiderna i nanoskala, medan biologerna från MedImmune tittar på de riskfaktorer som är involverade ur industrisynpunkt. Tillsammans fungerar det väldigt bra."

Partnerskapet har visat sig vara fördelaktigt för både universitetet och MedImmune, och är potentiellt livsförändrande för miljoner.

"Detta arbete visar hur universitetsforskning med en kommersiell partner kan förnya medicin, " säger professor Sir Mark Welland. "Våra år av forskning om hur proteiner och peptider kan bilda nanostrukturer, har gjort det möjligt för oss att ta ett potentiellt läkemedel och designa om dess leverans för att göra det mycket mer effektivt."

Cambridge-teamet använder atomkraftsmikroskopi för att spåra signaler och skapa bilder av fibrillerna, som inte syns alls, även med de mest kraftfulla optiska mikroskopen. De undersöker också kinetiken och termodynamiken för fibrillering och peptidfrisättning för att bättre förstå hur de fungerar under olika förhållanden.

Det finns, självklart, mycket arbete att göra innan något läkemedel kan dyka upp på marknaden, och det måste utföras under mycket exakta förhållanden. Det är livsviktigt arbete, dock. Denna studie ger inte bara hopp om bättre behandling för de som lider av diabetes, men det har också konsekvenser för att förstå sjukdomar som Parkinsons sjukdom, som orsakas när proteiner fibrillerar irreversibelt.

"Det är väldigt spännande, " säger Sonja. "Det finns så mycket potential i det här arbetet, inte bara för medicindesign och leverans, men också för att förstå utvecklingen av sjukdomar som för närvarande är obotliga."