Газета «Новости медицины и фармации» №10 (764), 2021
Вернуться к номеру
Инновационные подходы в лечении сахарного диабета 1-го типа. Неинъекционный инсулин
Авторы: Мельник А.А., к.б.н.
Специализированный медицинский центр «Оптима-фарм», г. Киев, Украина
Рубрики: Эндокринология
Разделы: Справочник специалиста
Версия для печати
Сахарный диабет — хроническое заболевание, которое характеризуется недостаточной выработкой или неэффективным использованием инсулина, является серьезной проблемой общественного здравоохранения. В настоящее время во всем мире 463 миллиона человек страдают диабетом, а к 2045 году это количество превысит 700 миллионов, что приведет к существенному увеличению годовых медицинских расходов [1, 2]. Сахарный диабет можно разделить на три основные категории: тип 1, тип 2 и гестационный диабет. Несмотря на разную этиологию, все три типа диабета связаны с повышением уровня глюкозы в крови. Сахарный диабет 1-го типа (СД1) — это аутоиммунное заболевание, которое может быть вызвано генетическими, пищевыми или экологическими факторами. Начало заболевания связано со стимуляцией В-лимфоцитов аутореактивными CD4+ хелперными клетками, активацией CD8+ Т-клеток и поляризацией макрофагов в островках поджелудочной железы. Это приводит к гибели островковых β-клеток, дефициту продуцирования инсулина и отсутствию чувствительности к глюкозе [3–7]. СД1 диагностируется в любом возрасте, но чаще встречается в детстве, что делает его наиболее распространенным хроническим заболеванием у детей.
Стратегии лечения СД1
Традиционная терапия СД1 сосредоточена на заместительной терапии экзогенным инсулином и тщательном мониторинге уровня глюкозы в крови и гликированного гемоглобина A1c (HbA1c). Типичные схемы инсулиновой терапии включают несколько ежедневных инъекций инсулина длительного действия для поддержания базального уровня инсулина, инъекционные или ингаляционные инсулины быстрого действия для регулирования уровня глюкозы в крови до еды и/или непрерывные подкожные инфузии инсулина [8–10]. Инъекционный аналог амилина (Рramlintide) является единственным одобренным FDA неинсулиновым препаратом для лечения СД1. Амилин — это гормональный пептид, который стимулирует секрецию глюкагона и ограничивает потребление пищи, задерживая опорожнение желудка [11, 12]. Рramlintide, вводимый в сочетании с инсулином, помогает поддерживать оптимальный вес и уровни HbA1c у пациентов с СД1 [13].
К настоящему времени инсулин и его аналоги продемонстрировали превосходную эффективность для лечения СД1 [14, 15] по сравнению с другими препаратами [16]. В 2018 году продажа инсулинов во всем мире составила 21,3 миллиарда долларов, и на их долю приходилось 43,7 % рынка лекарств от диабета [17]. В то же время, помимо высокой эффективности, инсулины имеют ряд существенных недостатков. Кроме увеличения веса, инсулинотерапия повышает риск гипогликемии, которая может быть опасной для жизни [18]. У некоторых пациентов со временем могут вырабатываться антитела к инсулину [19]. Инсулинотерапия также влияет на образ жизни пациентов и лиц, осуществляющих уход за ними, так как необходимо внимательно контролировать уровень глюкозы в крови и потребление углеводов. Пациенты с низким доходом или из слаборазвитых стран и регионов имеют ограниченный доступ к инсулину [20]. Для ежедневных инъекций инсулина необходима определенная медицинская подготовка. Однако до настоящего времени пациенты с СД1 по-прежнему полагаются на лечение инсулином.
Некоторые инновационные подходы к лечению СД1
Инновационные терапевтические средства для лечения СД1 можно разделить на иммунотерпию для контроля аутоиммунитета при СД1, клеточную терапию для предотвращения разрушения β-клеток и комплексную терапию. Целью иммунной терапии при СД1 является модуляция нежелательного иммунного ответа и нарушение опосредованной Т-клетками гибели β-клеток. Такой универсальный иммунодепрессант, как циклоспорин, оказался способным восстанавливать функцию β-клеток у пациентов с СД1. Тем не менее у него были обнаружены значительные токсичные и побочные эффекты, что препятствовало непрерывному применению препарата [21, 22]. Хотя эти научные исследования и не были полностью успешными, они показали возможность модуляции иммунной системы для лечения СД1. Поэтому внимание исследователей было обращено на аутоантигены, связанные с СД1, такие как декарбоксилаза глутаминовой кислоты (GAD) и hsp60 пептид p277. Ожидалось, что при этом будет меньше побочных эффектов, так как GAD является основной аутоантигенной мишенью при СД1, поскольку уровень анти-GAD коррелирует с разрушением β-клеток и служит маркером при прогрессировании заболевания [23–27].
Значительный прогресс в предотвращении начала СД1 продемонстрировали лекарственные препараты, нацеленные на CD3, который является корецептором Т-клеток и играет важную роль в распознавании антигена. Антитела CD3 нацелены на Т-клеточный рецепторный комплекс (TCR)-CD3 на регуляторных Т-клетках, что приводит к интернализации комплекса. Этот процесс временно создает «молчаливые» Т-клетки и приостанавливает иммунный ответ. В активированных эффекторных Т-клетках антитела CD3 служат триггерами апоптозного сигнального каскада, что приводит к истощению около 25 % Т-клеток [28]. В некоторых клинических исследованиях было показано, что теплизумаб, гуманизированное моноклональное антитело (mAb) против CD3, способствует продуцированию инсулина и повышению уровня HbA1c [29, 33]. Более того, в 2019 г. клинические исследования определили, что лечение теплизумабом замедлило прогрессирование СД1 на два года в популяции высокого риска СД1, поэтому FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) присвоило прорывной терапии теплизумабом статус первой иммунной терапии при СД1 [34, 35]. Дополнительные лекарственные препараты для подавления Т-клеточного иммунного ответа были протестированы для лечения СД1. К ним относятся антитела к CD20, CD2, ритуксимаб, а также CD80, CD86 и абатацепт. Данные препараты оказали положительное влияние на уровень С-пептида [36, 37].
Трансплантация поджелудочной железы рекомендуется некоторым пациентам, страдающим сахарным диабетом [38–40]. Однако из-за инвазивности и сложности поиска подходящего донора число операций по трансплантации в последнее десятилетие сократилось. Вместо того, чтобы заменять весь орган, трансплантируют островки поджелудочной железы, которые восстанавливают количество β-клеток и их функции. Впервые об этом методе (Эдмонтонский протокол) было сообщено в 2000 году, когда семи пациентам были введены островковые клетки. Пациенты получили достаточную массу островков и могли достичь инсулинонезависимой стадии уже к 29 дням после операции. Несмотря на обнадеживающие результаты, Эдмонтонский протокол связан с существенными ограничениями. Последующее клиническое исследование с большим количеством участников показало, что из 36 пациентов, которым была проведена трансплантация, только 16 (44 %) стали инсулинонезависимыми через год, 10 (28 %) имели частичную функцию трансплантата через год и 10 (28 %) — полную потерю трансплантата через год. Инсулиновая независимость обычно неустойчива в долгосрочной перспективе, но трансплантированные островки все еще достаточно функционируют, чтобы обеспечить защиту от тяжелых эпизодов гипогликемии [41]. В соответствии с Эдмонтонским протоколом, чтобы избежать потенциально неблагоприятного аллоиммунного заболевания и аутоиммунного ответа, требуются иммунодепрессанты, такие как сиролимус, такролимус и антитела к рецепторам IL-2 (даклизумаб). Трансплантация островков рекомендована только для пациентов, у которых гипогликемическое состояние невозможно контролировать с помощью традиционной инсулиновой терапии. Данная процедура не рекомендуется детям. Это подчеркивает важность оптимизации иммуносупрессивного режима для большей безопасности и пролонгированной инсулиновой независимости при трансплантации островков [42–44]. Трансплантация островков считается успешной, если субъекты не используют инсулин и достигают уровня глюкозы натощак, не превышающего 7,77 ммоль/л, более 3 раз в неделю и не превышающего двухчасовых значений 9,99 ммоль/л более 4 раз в неделю.
Стволовые клетки, секретирующие инсулин, изучаются для лечения диабета. Обычно используемые стволовые клетки включают гемопоэтические стволовые клетки (ГСК), мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и плюрипотентные стволовые клетки моноцитов [45, 46]. Доклиническое исследование показало, что трансплантация аллогенных ГСК костного мозга предотвращает прогрессирование заболевания на модели мышей с СД1. Мезенхимальные стромальные стволовые клетки, ответственные за восстанавление ткани, широко используются для лечения СД1 [47]. В клиническом исследовании пациентов с СД1 при лечении МСК происходило восстановление функции β-клеток без каких-либо побочных эффектов [48]. МСК могут быть получены из жировой ткани.
С развитием клеточной терапии теперь можно создавать островковые 3D-клеточные кластеры, которые выделяют инсулин в зависимости от уровня глюкозы. Недавнее доклиническое исследование показало, что высвобождающие глюкагон островковые α-клетки, выделенные от недиабетических людей-доноров, могут трансдукцироваться в β-клетки с использованием факторов транскрипции, специфичных для β-клеток. Преобразованные β-клетки высвобождают инсулин глюкозозависимым способом и могут образовывать монотипные псевдоостровки. Пересаженные псевдоостровки вылечили болезнь у диабетической мыши и поддерживали функцию высвобождения инсулина в течение шести месяцев [49]. Отдельное исследование показало, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки могут дифференцироваться и созревать в островковые клетки. Островкоподобные органоиды экспрессировали факторы транскрипции β-клеток и секретировали множество гормонов, включая инсулин, соматостатин и полипептид поджелудочной железы. Секреция инсулина соответствовала концентрации глюкозы.
Искусственная поджелудочная железа — это технологическое устройство, которое функционирует как здоровая поджелудочная железа. Она состоит из системы контроля уровня глюкозы и инфузионного насоса. Предварительно запрограммированный алгоритм позволяет высвобождать инсулин или инсулин плюс глюкагон на основе уровня глюкозы. Ожидается, что система искусственной поджелудочной железы (APDS) обеспечит более точный контроль уровня глюкозы для того, чтобы избежать возникновения гипогликемии и гипергликемии [50, 51]. В 2016 г. первая гибридная APDS с замкнутым контуром был одобрен для пациентов с СД1, и ее использование привело к снижению HbA1c. Однако пациентам приходилось вводить информацию о еде вручную, а устройство регулировало базальный инсулин. Спустя три года, в 2019 г., FDA одобрило искусственную поджелудочную железу второго поколения с более точным алгоритмом. В недавно проведенном клиническом исследовании новая APDS продемонстрировала значительно лучшее регулирование уровня глюкозы у пациентов с СД1 за счет сохранения данного показателя в целевом диапазоне (3,8–9,99 ммоль/л) в течение более длительного времени, что делает устройство самой передовой на сегодняшний день технологией для лечения СД1 [52, 53]. Следующее поколение APDS должно включать еще более точный алгоритм высвобождения инсулина в реальном времени для одновременного лечения инсулином и глюкагоном.
Генная терапия, которая использует плазменную ДНК или вирус для индукции экспрессии инсулина, может предложить альтернативную терапию диабета. Генная терапия диабета — это многообещающее направление, но исследования остаются на доклинической стадии, возможно, из-за этических соображений и долгосрочной безопасности.
Наблюдение за изменениями, предшествующими началу развития СД1, предполагает, что измененный состав микробиоты кишечника (МК) играет важную роль в патогенезе и прогрессировании заболевания. Так, в исследовании DIABIMMUNE выявлены различия в составе МК младенцев, у которых впоследствии развился СД1 [54]. В результате анализа многочисленных научных публикаций и исследований на предмет дисбиоза МК при СД1 выявлено, что самым распространенным отличием состава МК у пациентов с СД1 является снижение уровней Firmicutes с одновременным повышением Bacteroidetes. Бактерии Firmicutes ответственны за синтез бутирата, защитные и иммуномодулирующие функции. По аналогии со снижением количества Firmicutes выявляется снижение Bifidobacterium, выполняющих схожие с Firmicutes функции. При дисбиозе МК происходит созревание аутореактивных лимфоцитов, способных взаимодействовать с аутологичными антигенами организма человека. Аутоиммунная агрессия против β-клеток поджелудочной железы в итоге приводит к повреждению β-клеток, а при гибели более 80 % клеток — к развитию СД1.
Поэтому лечению диабета МК было уделено самое пристальное внимание в доклинических и клинических исследованиях. Показано, что лечение мышей ванкомицином не только изменило состав микробиоты, но и уменьшило количество Т-клеток, продуцирующих IL-17 и IFNγ у самцов мышей [55]. В другом исследовании устранение первичного ответа гена миелоидной дифференцировки 88 (MYD88), известного как адаптер врожденного иммунного ответа, у мышей предотвращало развитие СД1, тогда как те же самые нокаутные мыши, выращенные в среде, свободной от микробов, оставались диабетическими [56]. Систематические исследования также показали, что состав микробиоты напрямую связан с риском развития СД1 у детей [57–59]. Дисбактериоз микробиоты коррелирует с началом СД2 [60–62]. Несколько клинических исследований показали, что при лечении метформином у пациентов с СД2 произошли быстрые изменения состава микробиоты и распространение кишечных бактерий [63–65]. У мышей, лишенных микробов, зараженных фекальной микробиотой человека, после лечения метформином обнаружено снижение уровня HbA1c. Предполагается, что диета с высоким содержанием клетчатки может помочь снизить инсулинорезистентность, возможно, из-за изменения популяции микробиоты в пользу хороших бактерий [66]. В настоящее время терапия микробиоты рассматривается как вариант лечения диабета [67, 68].
Пероральная кишечно-растворимая капсула AG019 для лечения СД1 с ранним началом
Биотехнологическая компания Precigen ActoBio™ (США) сообщила об успешных результатах клинических исследований уникального препарата, который можно будет использовать для лечения СД1, диагностированного на начальной стадии. Это экспериментальный препарат AG019 — пероральная кишечнорастворимая капсула, содержащая генетически модифицированные бактерии Lactococcus lactics.
Компания Precigen ActoBio™ является пионером нового класса терапевтических агентов, созданных на платформе ActoBiotics™. Платформа ActoBiotics™ обеспечивает новый класс терапевтических агентов, уникальную платформу доставки, точно адаптированную для конкретных заболеваний, с эффективностью и безопасностью за счет локальной доставки непосредственно в соответствующую ткань. ActoBiotics™ — это целевые, специально разработанные на основе микробов агенты, которые экспрессируют и локально доставляют терапевтические средства в различные участки организма, включая кишечник, рот и носоглотку.
Lactococcus lactis — это вид бактерий, который выделяют из молочной среды или растительного материала. L.lactis не является нормальной частью человеческого микробиома (совокупность микробов, населяющих человеческое тело) и не колонизирует человеческий организм. Это отличный кандидат для использования в качестве лекарства. Компания ActoBio разработала платформу L.lactis, названную ActoBiotics®, для локальной доставки к различным участкам слизистой оболочки, включая ротовую и носовую полости, желудочно-кишечный тракт. Местная доставка также дает терапевтическим L.lactis преимущество — отсутствуют побочные эффекты, связанные с широким распространением по всему телу. В отличие от инъекционных биотерапевтических препаратов, нет необходимости в стадии очистки: пациент просто глотает таблетку, в составе которой — искусственно созданные бактерии, готовые доставить определенную терапевтическую дозу, что снижает общие производственные затраты, а также делает лечение в целом намного более легким.
Созданная формула капсулы предназначена для высвобождения препарата в дистальном участке тонкой кишки (распадается при нейтральном pH). Сублимированные инженерные бактерии становятся регидратированными, метаболически активными и начинают секретировать терапевтический агент, перемещаясь по желудочно-кишечному тракту. Это означает, что время воздействия определяется временем прохождения. У человека с нормальным временем прохождения время воздействия составляет от 48 до 72 часов. Как только бактерии проходят через желудочно-кишечный тракт и выходят из человеческого организма, специальная система предотвращает попадание генетически модифицированных организмов в окружающую среду.
Пероральная капсула AG019 содержит генетически измененные бактерии Lactococcus lactis для того, чтобы доставлять в слизистую оболочку тканей желудочно-кишечного тракта два компонента: человеческий проинсулин (hPINS) и человеческий интерлейкин-10 (hIL-10) [69–71] (рис. 1).
Механизм действия Precigen ActoBio™
Механизм действия Precigen ActoBio™ связан с индуцированием антиген-специфических регуляторных Т-клеток, которые, мигрируя в воспаленную ткань и блокируя ее разрушение, ослабляют или устраняют процессы разрушения продуцирующих инсулин β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы. В итоге стабилизируется или улучшается синтез инсулина.
AG019 построен на базе фирменной терапевтической платформы ActoBiotics™, которая предполагает генетическую модификацию Lactococcus lactis, хорошо изученной и безопасной пищевой бактерии. Терапевтический ген вставляется в геном Lactococcus lactis, предварительно лишенный способностей к размножению. ActoBiotics-based лекарства могут быть изготовлены в виде пероральной капсулы, ополаскивателя для полости рта, топического раствора. После своей доставки Lactococcus lactis начинает секретировать заданные белки, пептиды или антитела, причем исключительно местно. Производство, включающее ферментацию, концентрирование и сублимационную сушку, не требует дорогостоящих процессов очистки.
Поскольку СД1 является аутоиммунным заболеванием, когда иммунная система разрушает β-клетки, то с точки зрения долгосрочного терапевтического эффекта имеет смысл обеспечить антиген-специфическую иммунную толерантность к островковым антигенам и обратить вспять аутоиммунный фенотип. В данном случае hPINS выступает антигеном, а цитокин IL-10 необходим для повышения толерантности. Ввиду того, что при СД1 β-клетки неминуемо разрушаются, назначение AG019 (как профилактическое, так и терапевтическое) должно осуществляться, когда заболевание не зашло слишком далеко, то есть еще есть остаточная функциональная β-клеточная масса.
Precigen ActoBio™ осуществила клинические испытания не только самого AG019, но и его сочетания с экспериментальным теплизумабом (teplizumab, PRV-031) — гуманизированным моноклональным антителом против CD3. Белок CD3 является корецептором, участвующим в активации Т-клеток в процессе иммунного ответа. Теплизумаб связывается с эпитопом эпсилон цепи CD3 (CD3E), экспрессирующей на зрелых Т-лимфоцитах, тем самым модулируя патологические иммунные ответы. Итогом становится ингибирование аутореактивных Т-клеток, причем без затрагивания регуляторных Т-клеток. То есть осуществляется возможность восстановления состояния иммунной толерантности, предполагающей сдерживание атак Т-лимфоцитов на β-клетки (рис. 2).
Подтвержден безопасный профиль AG019. Серьезных или тяжелых побочных реакций не выявлено, а AG019 доставляется строго локально и не характеризуется ни системной экспозицией своих компонентов, ни персистирующей бактериальной колонизацией кишечника.
/11_m.jpg)
Результаты первичного анализа клинических исследований фазы Ib/IIa и их значение для потенциала AG019
Монотерапия AG019 привела к благоприятному изменению С-пептида. У 44 % (n = 7/16) всех испытуемых в возрасте 12–42 лет, 56 % (n = 5/9) 18–42 и 29 % (n = 2/7) 12–17 лет он стабилизировался или увеличился в ходе 6-месячного периода наблюдений после 8-недельной терапии. Такие испытуемые получили статус респондентов: коэффициент дисперсии площади под кривой (AUC) С-пептида ≤ 9,7 % либо отмечается его неотрицательное изменение по сравнению с исходным уровнем. При этом наибольшая пропорция респондентов отмечена среди пациентов 17 лет и старше (58 %, n = 7/12), что наводит на мысль о потенциальной целевой популяции для монотерапии AG019.
Добавление теплизумаба к AG019 обес–печило улучшенные результаты в течение первых 6 месяцев. В статусе респондентов оказались 79 % (n = 11/14) всех испытуемых в возрасте 12–40 лет, 70 % (n = 7/10) 18–40 и 100 % (n = 4/4) 12–17 лет.
Экспериментальное лечение было отмечено снижением концентрации специфичных к проинсулину (PPI) T-клеток CD8+. Во-первых, оно было сильнее среди респондентов, во-вторых, была зафиксирована тенденция к корреляции с сохранением уровня С-пептида. При этом комбинированная терапия увеличила частоту PPI-специфичных Т-клеток CD8+ с истощенным фенотипом. У взрослых пациентов отмечена тенденция к росту частот как PPI-реактивных Т-регуляторных клеток памяти, так и PPI-реактивных Т-регуляторных клеток 1-го типа (Tr1) CD4+.
Первичный анализ показывает, что AG019 можно безопасно вводить либо в виде монотерапии, либо в сочетании с теплизумабом, что дает возможность хронического лечения СД1, так как наблюдается стабилизация уровня С-пептида в монотерапии с одним 8-недельным циклом лечения AG019 в дополнение к синергическому эффекту, наблюдаемому между AG019 и теплизумабом. Это открывает возможности для устойчивого лечебного эффекта после длительной терапии AG019.
Заключение
Cреди современных методов лечения сахарного диабета 1-го типа следует отметить такие, как применение теплизумаба (гуманизированного mAb против CD3), а также антител к CD20, CD2, ритуксимабу, CD80, CD86 и абатацепту. Кроме того, успешно используют трансплантацию поджелудочной железы и ее островков, искусственную поджелудочную железу, стволовые клетки, генную терапию и изменение микробиоты кишечника. В одном из последних клинических исследований, в котором были получены обнадеживающие результы, применяется пероральная монотерапия с AG019 или его комбинация с теплизумабом, что позволит в перспективе широко использовать неинъекционный инсулин для лечения СД1.
Список литературы
Список литературы находится в редакции