ألهمت حيوانات بحرية علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة وشركة نوفو نورديسك لتطوير كبسولة دواء تطلق الدواء مباشرة في جدار المعدة أو غيرها من أعضاء الجهاز الهضمي، مما يضمن وصول الدواء إلى المكان المناسب من دون التأثر بالظروف المحيطة به. ونشرت نتائج الابتكار الجديد في مجلة نيتشر يوم 20 نوفمبر/تشرين الثاني الجاري.
يمكن أن توفر هذه الكبسولة طريقة بديلة لتوصيل الأدوية التي يجب حقنها عادة، مثل الأنسولين والبروتينات الكبيرة الأخرى، بما في ذلك الأجسام المضادة. ويمكن أيضا استخدام هذه الإستراتيجية الخالية من الإبر لتوصيل الحمض النووي الريبي، إما كلقاح أو جزيء علاجي لعلاج مرض السكري والسمنة واضطرابات التمثيل الغذائي الأخرى.
يقول جيوفاني ترافيرسو، مدير مختبر الهندسة الانتقالية والأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وطبيب أمراض الجهاز الهضمي في مستشفى بريغهام والنساء، والعضو المشارك في معهد برود، وأحد الباحثين المشاركين في الدراسة وفقا لموقع ساينس ديلي: “أحد التحديات التي كنا نحاول التغلب عليها هي تطوير طريقة يمكن من خلالها توصيل جزيئات الدواء الكبيرة -التي يجب أن تحقن بالعادة- عن طريق الفم”.
الرخويات “رأسيات الأرجل” كمصدر للإلهام
عادة لا يمكن تناول الأدوية التي تتكون من بروتينات كبيرة أو الحمض النووي الريبي عن طريق الفم، لأنها تتحلل بسهولة في الجهاز الهضمي قبل أن تصل إلى وجهتها. منذ عدة سنوات، يعمل مختبر ترافيرسو على إيجاد طرق لتوصيل مثل هذه الأدوية عن طريق الفم من خلال تغليفها بما يحميها من التحلل، ثم حقنها مباشرة في بطانة الجهاز الهضمي.
تستخدم معظم هذه الكبسولات إبرة صغيرة أو مجموعة من الإبر الدقيقة لتوصيل الأدوية بمجرد وصول الجهاز إلى الجهاز الهضمي. في الدراسة الجديدة، أراد ترافيرسو وزملاؤه تطوير طريقة لتوصيل هذه الجزيئات دون استخدام أي نوع من الإبر، مما قد يقلل من احتمالية حدوث ضرر للأنسجة.
ولتحقيق ذلك، استلهموا فكرة من الرخويات رأسيات الأرجل مثل الأخطبوط والحبار. تتمتع الرخويات بقدرة فريدة على الحركة ونفث الحبر، وتستخدم الرخويات زيادة الضغط في عباءتها لدفع الماء والحبر عبر سيفون يمكن ضبطه لتغير اتجاه الحركة ونفث الحبر.
توصل الباحثون إلى طريقتين لمحاكاة عملية النفث هذه، باستخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط أو الزنبركات الملفوفة بإحكام لتوليد القوة اللازمة لدفع الأدوية السائلة خارج الكبسولة. يتم الاحتفاظ بالغاز أو الزنبرك في حالة مضغوطة بواسطة محفز مصمم للذوبان عند تعرضه للرطوبة أو لبيئة حمضية مثل بيئة المعدة. عندما يذوب المحفز، يُسمح للغاز أو الزنبرك بالتمدد، مما يدفع الدواء إلى خارج الكبسولة. الكبسولات المصنوعة من المعدن والبلاستيك يمكن أن تمر عبر الجهاز الهضمي وتفرز مع البراز بعد إطلاق حمولتها الدوائية.
حسب الباحثين في سلسلة من التجارب، الضغط اللازم لطرد الدواء بقوة كافية لاختراق الأنسجة تحت المخاطية في جدار الجهاز الهضمي والتراكم هناك، كما صمم الباحثون الكبسولات بحيث تتمكن من استهداف أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي.
يمكن لنسخة واحدة من هذه الكبسولة، وهي تلك التي لها قاع مسطح وقبة عالية، أن تجلس على سطح بطانة المعدة مثلا، وأن تطلق الدواء إلى الأسفل داخل الأنسجة.
قل وداعا للإبر
يتصور الباحثون أنه يمكن استخدام الكبسولة القابلة للابتلاع في المنزل من قبل المرضى الذين يحتاجون إلى تناول الأنسولين أو غيره من الأدوية المحقونة بشكل متكرر. بالإضافة إلى تسهيل إعطاء الأدوية، وخاصة للمرضى الذين لا يحبون الإبر، فإن هذا النهج يلغي أيضا الحاجة إلى ابتكار طرق آمنة لتخلص من الإبر الحادة.
على صعيد آخر، أنشأ الباحثون واختبروا نسخة من الكبسولة يمكن ربطها بمنظار داخلي، مما يسمح للأطباء باستخدامها في عمليات التنظير.
ولم يكتشف الباحثون أي تلف في الأنسجة ناجم عن إطلاق الدواء، كما أنهم يخططون لتطوير مزيد من الكبسولات، على أمل اختبارها على البشر.