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Science（《科學(xué)》）雜志子刊Science Advances（《科學(xué)?進(jìn)展》）近日在線發(fā)表了武漢大學(xué)藥學(xué)院教授田間課題組在胰島素口服遞送方面的研究成果。該研究設(shè)計(jì)并發(fā)展了一種基于耐酸性金屬有機(jī)骨架材料的口服胰島素納米制劑，它可以有效克服胰島素口服吸收的多重屏障，顯著提高了胰島素的口服生物利用度。

論文題目為“Efficientoralinsulindeliveryenabled bytransferrin-coatedacid-resistantmetal-organicframeworknanoparticles”（《轉(zhuǎn)鐵蛋白包被的耐酸性金屬有機(jī)骨架納米顆粒實(shí)現(xiàn)高效口服胰島素遞送》）。武漢大學(xué)藥學(xué)院2020級(jí)博士研究生鄒俊捷為第一作者，武漢大學(xué)田間和美國(guó)北德克薩斯大學(xué)教授馬勝前為共同通訊作者。武漢大學(xué)為論文第一署名單位和通訊單位。

基于耐酸性金屬有機(jī)骨架的口服胰島素納米制劑的構(gòu)建及其吸收機(jī)制示意圖

糖尿病是危害人類健康的第三大殺手，具有高患病率、殘疾率和死亡率，全球范圍內(nèi)患病人數(shù)超過(guò)4.7億，每年產(chǎn)生的醫(yī)療費(fèi)用高達(dá)7000多億美元。其中，I 型糖尿病和部分II 型糖尿病患者的治療依賴于每日皮下注射胰島素，但長(zhǎng)期皮下注射給患者帶來(lái)了極大的痛苦。與注射相比，口服制劑用藥簡(jiǎn)單且具有良好的患者依從性，若能實(shí)現(xiàn)胰島素的口服遞送，將取得糖尿病治療的革命性進(jìn)步。然而，胰島素、抗體、蛋白等大分子藥物在胃腸道中的不穩(wěn)定性和吸收差等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了口服胰島素的臨床研究與發(fā)展。

鑒于此，田間課題組創(chuàng)新性地利用靶向蛋白包被的耐酸性金屬有機(jī)骨架納米材料來(lái)實(shí)現(xiàn)胰島素口服遞送。金屬有機(jī)骨架納米載體的多孔及高度有序結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)藥物的高負(fù)載量。同時(shí)，耐酸性金屬有機(jī)骨架不僅可以作為“盔甲”保護(hù)負(fù)載的蛋白質(zhì)免受胃酸環(huán)境和消化酶的影響，還表現(xiàn)出可控制釋放的特性，僅在吸收入體循環(huán)后的生理?xiàng)l件下分解并釋放胰島素。更重要的是，金屬有機(jī)骨架易于修飾的特性使轉(zhuǎn)鐵蛋白在納米粒子表面形成蛋白冠，其能與腸上皮細(xì)胞廣泛表達(dá)的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體相結(jié)合，通過(guò)受體介導(dǎo)的跨細(xì)胞途徑遞送胰島素，成功克服了腸上皮細(xì)胞吸收屏障。該團(tuán)隊(duì)在患有1型糖尿病的大小鼠模型上驗(yàn)證了金屬有機(jī)骨架納米制劑口服遞送胰島素的效能，發(fā)現(xiàn)該類制劑能有效的調(diào)節(jié)血糖水平長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)，并成功將胰島素在大鼠體內(nèi)的口服生物利用度提高至29.6%。此外，這類口服納米遞藥系統(tǒng)生物相容性良好，制備路線經(jīng)濟(jì)便捷，具有進(jìn)一步臨床轉(zhuǎn)化的潛力。

負(fù)載熒光標(biāo)記胰島素的金屬有機(jī)骨架口服納米制劑在生物體內(nèi)的分布

該研究表明，功能性金屬有機(jī)骨架納米顆粒可以有效保護(hù)蛋白質(zhì)免受胃環(huán)境的影響并克服多重口服屏障，為口服生物大分子遞送提供了新策略及理論依據(jù)。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研專項(xiàng)基金等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm4677