Un’azienda Israeliana ha creato la prima insulina orale al mondo

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Un’azienda israeliana ha avviato test in fase finale della sua insulina orale,offrendo di diventare la prima a rendere il prodotto disponibile sul mercato internazionale.

Il prodotto ha iniziato la terza fase di sperimentazione sotto la Food and Drug Administration degli Stati Uniti in California lunedì, dopo 14 anni di sviluppo.

Se tutto va bene, Oramed Pharmaceuticals dice che si aspetta che i diabetici di tipo 2 inizino a prendere le sue pillole in poco più di tre anni, seguiti dai diabetici di tipo 1 dopo ulteriori test.

“Questo ha il potenziale per migliorare la vita di centinaia di milioni di diabetici in tutto il mondo”, ha detto il CEO di Oramed Nadav Kidron al Times of Israel.

“E migliorando il trattamento può ridurre le complicanze e, a sua volta, ridurre il costo del trattamento dei diabetici.”

Ha detto che la tecnologia di dosing che viene utilizzata per l’insulina ha un potenziale “molto significativo” per la creazione di versioni orali di altre iniezioni mediche.

Un’azienda indiana, Biocon, sta lavorando anche sull’insulina orale, ma a differenza di Oramed non ha avviato studi avanzati con la FDA, che è vista come il percorso principale verso il mercato internazionale.

Pillole di insulina prodotte da Oramed (per gentile concessione di Oramed Pharmaceuticals)

Oramed ha grandi soldi dietro la sua innovazione: nel 2015 ha firmato un accordo di licenza e investimento da $ 50 milioni con la cinese Hefei Life Science & Technology Park Investments and Development Co. (HLST), una sussidiaria del gigante farmaceutico cinese Sinopharm, per i diritti sulla sua capsula di insulina orale in Cina.

Kidron ha detto che il suo prodotto trasporta insulina dove il corpo può sfruttarla al meglio – il fegato, piuttosto che il flusso sanguigno, dove viene attualmente consegnato.

“Un vantaggio dell’insulina orale è che superiamo la paura dell’ago, ma, cosa più importante, l’insulina viene consegnata direttamente al fegato.

“Portandolo al fegato stiamo fermando l’eccessiva produzione di glucosio nel luogo in cui avviene effettivamente la produzione. Di solito, le iniezioni vanno nel flusso sanguigno e si occupano di glucosio lì invece di interrompere la produzione nel fegato, la sua fonte.

Le pillole diventeranno una delle principali fonti di insulina, ha previsto, ma non sostituiranno completamente le iniezioni, poiché i diabetici di tipo 1 dovranno ancora iniettare alcune delle loro dosi.

Ha detto che oltre ad aiutare i diabetici insulino-dipendenti, consentirà ai medici che esitano a iniziare le iniezioni di prescrivere insulina occasionale tramite pillole.

La consegna diretta riduce al minimo gli effetti collaterali, in particolare l’aumento di peso che è la bazza della vita di molti diabetici, ha detto Kidron.

“Finora nelle fasi degli studi condotti fino ad oggi, [non abbiamo] visto l’aumento di peso associato all’insulina iniettata”, ha commentato.

Negli studi di fase 2b, l’insulina orale ha mostrato un abbassamento statisticamente significativo dei livelli di emoglobina A1c, un marcatore chiave del diabete, senza gravi eventi avversi o aumento di peso.

La tecnologia iniziale è stata sviluppata all’Hadassah Medical Center di Gerusalemme – dalla madre di Kidron, la biochimica Miriam Kidron, oggi chief scientific officer di Oramed. Il biochimico vincitore del Premio Israele Avram Hershko è uno dei consulenti scientifici dell’azienda.

Il grande ostacolo all’insulina orale è stato che l’intestino lo danneggerebbe prima che raggiunga il fegato. La tecnologia di Oramed lo supera con una pillola appositamente rivestita che rimane intera e rilascia l’insulina man mano che arriva al fegato.

“Il fatto che siamo in grado di ottenere la pillola al fegato, che è esattamente dove è necessaria l’insulina,è un risultato importante”, ha detto Kidron. “Per quasi 100 anni il mondo ha cercato modi per essere in grado di dare insulina per via orale. Questa tecnologia potrebbe essere un vero punto di svolta nel modo in cui trattiamo il diabete.


La somministrazione di farmaci attraverso la via orale è preferita rispetto ad altre strategie, a causa dell’elevata conformità dei pazienti e della facilità di ingestione di farmaci a domicilio [1, 2]. Tuttavia, a causa della bassa permeabilità e della scarsa stabilità enzimatica di grandi molecole nel tratto gastrointestinale (GI), la via orale di solito non è appropriata quando proteine / peptidi vengono consegnati direttamente in forma libera.

L’efficace somministrazione orale di farmaci a base proteica rimane una sfida [3]. L’insulina, il primo farmaco a base proteica sintetizzato per uso umano, è stato utilizzato per il trattamento del diabete dal 1921. L’insulina è un ormone 51-polipeptide che comprende una catena A (21 amminoacidi) e una catena B (30 amminoacidi) collegata da due legami disolfuro [4].

Le sue grandi dimensioni e la natura idrofila ne ostacolano la permeazione attraverso barriere di assorbimento. Ad oggi, la maggior parte delle principali formulazioni commerciali di insulina sono somministrate per iniezione sottocutanea. Questa via convenzionale di somministrazione di proteine può portare a una scarsa conformità del paziente a causa di disagi e dolore.

Per migliorare la conformità del paziente, la via orale è considerata un’alternativa migliore. Inoltre, l’erogazione orale di insulina è vantaggiosa perché imita da vicino il comportamento fisiologico dell’insulina endogena [2, 5]. Circa l’80% dell’insulina orale/pancreatica viene cancellata nel fegato, mentre il resto raggiunge la circolazione sistemica.

La somministrazione orale può quindi evitare l’iperinsulinemia sottocutanea correlata all’iniezione. Negli ultimi decenni sono stati adottati diversi approcci per migliorare la biodisponibilità orale dell’insulina e di altre proteine/peptidi [2, 6, 7]. Tuttavia, lo sviluppo di una formulazione orale commerciale per l’insulina rimane una sfida perché nessuna strategie è stata in grado di superare con successo sia gli svantaggi fisicochimici (dimensioni molecolari, stabilità e elevata idrofilidicità) che le barriere biologiche (proteolisi nello stomaco, scarsa permeazione ed efflusso di membrana) [8, 9].

Recentemente, diversi prodotti hanno completato o sono attualmente sottoposti a studi clinici di fase II o di fase III, tra cui capsule di insulina orale (NIDDK; NIH, Bethesda, MD, USA), cristalli di insulina rH (Technische Universität München, Monaco, Germania), orale ORMD-0801 (Oramed, Gerusalemme, Israele), Oshadi Icp (Oshadi Drug Administration, Rehovot, Israele), IN-105 (Biocon, Bangalore, India), insulina 338 (GIPET1), insulina glargine (Novo Nordisk, Bagsværd, Danimarca) e una formulazione orale di insulina (Nutrinia, Ramat Gan, Israele) [3, 10, 11].

La maggior parte degli approcci per la somministrazione orale di insulina si sono concentrati su modifiche strutturali, esaltatori di assorbimento e penetrazione, portatori complicati (nanoparticelle, micelle polimeriche, liposomi) o inibitori enzimatici. Sebbene questi prodotti abbiano leggermente migliorato la biodisponibilità orale dell’insulina, richiedono formulazioni complicate e additivi bioattivi eccessivi, che si traducono in effetti indesiderati, aumento dei costi di produzione e un alto rischio di sviluppo di farmaci. In particolare, Banerjee et al. [2] ha sviluppato una formulazione orale di insulina a base di liquido ionico (IL) (insulina-CAGE).

Hanno riportato un miglioramento senza precedenti nella biodisponibilità orale dell’insulina. La biodisponibilità orale di 5 U/kg di IJ insulino-CAGE è stata riscontrata superiore del 51% a quella dell’iniezione sottocutanea di 2 U/kg. Tuttavia, i preparati il hanno i loro svantaggi, come potenziali tossicità a lungo termine, effetti negativi sul tratto IG e bassa biocompatibilità. Pertanto, c’è stato un crescente interesse per la ricerca sulla somministrazione di farmaci per sviluppare portatori orali di insulina che mostrano sia alta efficacia che sicurezza.

Il nostro recente studio ha riportato una tecnica per incapsulare e “sciogliere” gli agenti chemioterapici solubili in acqua in olio vegetale formando nanoparticelle lipidiche invertite “solubili in olio” (ORLN) [12, 13]. Questo vettore può ridurre la degradazione idrolitica intestinale del topotecano (TPT) tramite protezione sia da un guscio fosfolipidico (PC) che da un mezzo d’olio, o migliorare l’assorbimento orale del TPT migliorando il trasporto linfatico intestinale.

Nel presente studio, abbiamo progettato una formulazione orale di insulina basata sul sistema ORLN, in cui le molecole anfipatiche di PC potrebbero auto-assemblarsi per costruire un pool polare interno per molecole di insulina, con code non polari che si irradiano nella fase dell’olio esterno per formare ORLN. L’ORLN-insulina dispersa nel trigliceridi a catena media (MCT) è stata preparata come formulazione orale per valutarne l’efficacia e la stabilità sia in vitro che in vivo.

Materiali e
metodi Materiali

L’insulina umana ricombinante peptidica (PHI) è stata gentilmente fornita in dono dal Dipartimento di sintesi dei farmaci, Beijing Institute of Pharmacology and Toxicology (Cina). MCT è stato fornito da Gattefossé (Lione, Francia). La colina di soia fosfatidile (LIPOID E80) è stata acquistata da Lipoid GmbH (Ludwigshafen, Germania).

La cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) acetonitrile e metanolo sono stati acquistati da Thermo Fisher Scientific (Waltham, MA, USA). Il kit quantitativo elisa (Human Insulin Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) è stato acquistato da Boster Biological Technology (Pleasanton, CA, USA). Simulated Intestinal Fluid Powder (SIF, pH 6.5) è stato acquistato da Biorelevant (Londra, Regno Unito).

Preparazione di ORLN coniugato con insulina

Le formulazioni orali dell’ORLN coniugato con insulina (ORLN-PHI) sono state preparate con un metodo in due gradi (Fig. 1). In primo luogo, piccoli liposomi unilamellari vuoti sono stati ottenuti per sonicazione della sonda come segue: 0,01-0,05 g di lipoide S100 è stato sciolto in cloroformio da 15 mL, il solvente è stato evaporato da un evaporatore rotante e la dispersione è stata ottenuta aggiungendo acqua pura da 10 mL e tremando vigorosamente.

La dispersione è stata sonicata usando un sonicatore di tipo sonda a 200 W per 20 minuti e filtrata attraverso una membrana da 0,2 μm (Millipore, Billerica, MA, USA). La soluzione PHI è stata preparata sciogliendo 1,0 mg di PHI in acqua acida da 10 mL. Quindi, una miscela di 2 mL delle due soluzioni sopra descritte è stata aggiunta a una fiala da 7 mL con un rapporto di 1:1 (v/v) e liofilizzata in un essiccatore di congelamento per 48 h (FD-1; Beijing SiHuan Technology Company, Pechino, Cina) per rimuovere tutta l’acqua.

La lofilizzazione è stata eseguita nelle seguenti condizioni: congelamento a − 50 °C per 4 h, primario a − 45 °C a − 10 °C per 20 h, secondario a − 10 °C a 20 °C per 15 h e mantenimento a 20 °C per 9 h. Infine, le formulazioni orali di ORLN-PHI con diversi contenuti di PC sono state ottenute sciogliendo la torta secca lyophilizzata in MCT da 0,5 mL. La formulazione risultante conteneva PHI ad una concentrazione di 0,2 mg/mL.

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Fig. 1 Preparazione
e struttura del sistema di nanoparticelle lipidiche invertite “oleosolubile” (ORLN)-insulina

Discussione

La somministrazione orale di insulina deve essere in grado di superare sfide come il basso pH del tratto gastrointestinale, la degradazione enzimatica e le barriere tra cui gli strati di muco e l’epitelio intestinale [16]. I requisiti per un efficace portatore di farmaci includono la prevenzione del rilascio di farmaci nello stomaco, la ridotta degradazione della proteasi, l’aumento dell’infiltrazione attraverso lo strato di muco e la permeazione riuscita attraverso l’epitelio.

Vari approcci sono stati applicati per progettare e preparare vettori per la consegna orale di insulina, tra cui nanoparticelle polimeriche e idrogel o altre nanoparticelle funzionali [17-20]. La maggior parte di queste strategie ha mostrato vantaggi in termini di vettori stessi o ha avuto successo negli esperimenti sugli animali. Alcune nanoparticelle sono altamente stabili e impediscono il rilascio di farmaci in un ambiente acido attraverso la modifica di polimeri sensibili al pH [21].

Altre nanoparticelle sono state progettate per colpire cellule intestinali come le cellule del calice per trasportare direttamente insulina [22]. Tuttavia, la complessità della sintesi delle nanoparticelle polimeriche aumenta i costi di produzione e ne limita le applicazioni in un contesto clinico. Inoltre, queste formulazioni correlate ai nanocarrier mostrano una scarsa biodisponibilità orale.

In questo studio, lo sviluppo di insulina orale utilizzando la tecnologia ORLN rappresenta un progresso significativo nelle strategie di somministrazione dell’insulina. In contrasto con i nanocarri convenzionali, l’olio liquido è stato usato come mezzo di dispersione in questo sistema e i fosfolipidi sono stati usati come materiale di guscio per le nanoparticelle.

Le molecole fosfolipidiche anfipatiche possono auto-assemblarsi in una regione polare interna regolarmente disposta per molecole idrofile, mentre le code non polari si irradiano al solvente. Di conseguenza, le proteine solubili in acqua furono incapsulate e formarono una nanoparticella lipidica nucleo-guscio nell’olio. Il sistema ORLN combina i vantaggi dei liposomi e delle nanoparticelle lipidiche ed evita svantaggi come scarsa stabilità e complicati processi di incapsulamento dei farmaci.

A differenza dell’insulina somministrata per via sottocutanea, l’efficacia dell’ORLN-insulina ha dimostrato di essere sostenuta fino alla fine dello studio a 17 ore, dimostrando il suo potenziale di sviluppo come formulazione di insulina orale ad azione prolungata.

L’effetto di assorbimento-miglioramento di ORLN su PHI era probabilmente correlato alla diminuzione della degradazione enzimatica di PHI nel tratto intestinale, così come all’aumento della transcitosi del farmaco attraverso l’epitelia intestinale. Il miglioramento dell’assorbimento dell’insulina da parte dell’ORLN è stato attribuito alla formulazione del guscio del PC e del mezzo d’olio.

I fosfolipidi giocarono un duplice ruolo nell’assorbimento nel sistema ORLN-PHI, fungendo sia da “aiutante” che da “protettore” per la transcitosi in condizioni enzimatiche. Pertanto, un contenuto di PC più elevato ha portato ad una maggiore efficacia ipoglicemica. Quando PHI è stato rilasciato dalla fase dell’olio nel mezzo acquoso, le molecole probabilmente interagivano con diversi strati esterni di PC e formavano strutture simili a vesciche nel fluido intestinale. Questo processo può aver diminuito la degradazione enzimatica e aumentato la lipofilia di PHI, promuovendo così l’assorbimento attraverso il tratto intestinale.

Un mezzo oleoso, come MCT, può anche funzionare come “aiutante” e “protettore” per l’assorbimento delle proteine perché le barriere petrolifere possono proteggere l’insulina dalla degradazione impedendo il contatto diretto con acido gastrico o proteasi. Inoltre, i prodotti digestivi degli oli, come gli acidi grassi, possono promuovere l’assorbimento orale.

Lo strato pc ha aumentato l’idrofilia della soluzione di olio When ORLN mescolata con un mezzo acquoso come il fluido intestinale, il movimento delle molecole d’acqua nel nucleo idrofilo di ORLN, che dipende dalla concentrazione di PC nel sistema, può comportare la riorganizzazione delle nanoparticelle lipidiche invertite e la formazione di vescicole.

Molte vescicole su scala nanometrica sono note per aggregarsi per formare particelle più grandi su scala micrometrica. Queste vescicole più grandi entreranno nel mezzo acquoso, guidate dalla gravità e dalla motilità gastrointestinale, fino a raggiungere la superficie dell’epitelio intestinale. Infine, il PC può interagire debolmente e non covalentemente con l’insulina, aumentando la sua lipofilia e quindi la sua capacità di attraversare l’epitelio attraverso una via transcellulare (Fig. 8).

Il PC agisce come agente assorbente d’acqua e materiale cinematografico per le vescicole in questo processo. Abbiamo studiato il meccanismo di ORLN-PHI sul miglioramento della somministrazione orale di insulina. I nostri risultati hanno dimostrato che il miglioramento era legato a due effetti dell’ORLN: un effetto protettivo e un miglioramento transcellulare.

La barriera all’olio impedisce il rilascio di insulina nello stomaco a causa dell’assenza di sali biliari, evitando così la degradazione chimica nell’ambiente dello stomaco acido. La formazione di vescicole può ridurre il contatto tra molecole di insulina e liquido intestinale, inibendo così l’idrolisi enzimatica da parte delle proteasi. Poiché il PC serviva come materiale di strato per costruire vescicole, gli effetti protettivi dell’ORLN sull’insulina dipendevano dalla concentrazione di PC.

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Fig. 8 Meccanismo del
sistema ORLN per migliorare l’assorbimento intestinale dell’insulina

Il meccanismo di potenziamento del PC era probabilmente dovuto alle sue interazioni deboli e non covalenti con l’insulina, che aumentarono la sua lipofilia e di conseguenza la sua capacità di attraversare i monostrati Caco-2.

Gli strati di PC svolgono anche un ruolo nella fusione cellula-membrana con l’epitelio intestinale, che è la forza trainante per l’assorbimento dell’insulina transcellulare. Inoltre, il valore TEER invariato dei monostrati cellulari durante tutto il trattamento ha indicato che l’insulina è stata trasportata transcellularmente senza alterazioni rilevabili nelle giunzioni strette tra cellule adiacenti.

La via transcellulare dell’insulina orale implica che l’insulina può essere trasportata in sicurezza senza disturbare l’integrità dell’epitelio [23]. Il PC in ORLN ha svolto un ruolo importante nell’assorbimento dell’insulina come “aiutante” della tracitosi.

Pertanto, un maggiore contenuto di PC ha portato a una maggiore efficacia ipoglicemica e a una maggiore biodisponibilità orale della formulazione ORLN-insulina. Il meccanismo di miglioramento dell’MCT è probabilmente correlato ai suoi prodotti digestivi, come gli acidi grassi. Questa sostanza anfipatica può svolgere un ruolo simile a quello del PC nell’assorbimento proteico.

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