Forskere: ”Vi har regnet forkert i årtier – halvdelen af en insulin-dosis virker muligvis ikke som forventet”
Er du en af de mange millioner type 1-diabetikere, der findes på verdensplan, så ved du, at der er forskel på, hvor hurtigt og hvor længe, insulin-præparater virker i kroppen. De forskelle er altafgørende for en god behandling af den enkelte diabetiker. Får man enten for lidt eller for meget insulin, kan det føre til for lavt eller for højt blodsukker, og begge tilstande kan være farlige.
Insulinens optagelse i kroppen er styret af, hvordan insulin-molekylerne arrangerer sig i klynger. Hvor et enkeltmolekyle giver hurtig virkning i kroppen, giver klynger af seks molekyler en langvarig effekt. Man er i årtier gået ud fra, at insulin grupperer sig med en bestemt fordeling af molekyleklynger på enten en, to eller seks molekyler. Og ud fra den formodning har man designet medicinpræparaterne.
Men ved hjælp af superavancerede enkeltmolekyle-mikroskoper har forskere fra Københavns Universitet i samarbejde med Aarhus Universitet nu som de første vist, at man gennem alle årene har taget fejl på dette vigtige punkt.
”Vi kan nu se, at vi har ramt forkert med 200 procent. Der er nemlig kun halvt så mange enkeltmolekyler i insulin, som alle har troet, mens der er langt flere klynger af seks molekyler, end vi gik ud fra. Det betyder reelt, at når vi tror, vi administrerer en bestemt dosis, er det måske i praksis kun den halve dosis, der har den hurtige virkning i kroppen, som vi forventer,” siger Nikos Hatzakis, professor på Kemisk Institut og seniorforfatter på studiet, der netop er bragt i det videnskabelige tidsskrift Communications Biology.
Det vil altså sige, at meget af den mængde insulin, som diabetikere i dag putter i kroppen, måske rent faktisk ikke bliver optaget som forventet. Dette er dog ikke decideret farligt for patienten, understreger forskerne, men viser, at der et stort potentiale for at gøre lægemidlerne mere præcise.
Fra grovkornet model til detaljeniveau
”Insulin-præparater er kun blevet bedre og bedre med årene, og rigtig mange diabetikere er velregulerede. Al udvikling af insulinpræparater har dog været baseret på en bestemt antagelse om, hvordan molekylerne går sammen. Men med den grovkornede standardmodel, man har haft til rådighed, har man ikke kunnet se den proces på detaljeniveau. Det er det, som vi kan,” siger Knud J. Jensen, professor ved Kemisk Institut og ligeledes seniorforfatter på studiet.
”Dette betyder ikke, at de nuværende insulin-præparater er forkerte, eller at patienter er blevet fejlmedicineret. Men det giver os en grundlæggende forståelse af, hvordan insulin opfører sig, og hvor meget der er tilgængeligt for kroppen som hurtigtvirkende medicin. Nu har vi den rigtige metode, som giver de rigtige tal. Vi håber, at man i industrien vil bruge dette eller et tilsvarende redskab - både til at tjekke nuværende insulinpræparater og til at udvikle nye med,” tilføjer Nikos Hatzakis.
Forskningsresultaterne er skabt i et miks af kemi, machine learning, simulationer og avanceret mikroskopi. Som de første har forskerne fra Kemisk Institut direkte observeret processen, hvor hver enkelt insulinmolekyle finder sammen med andre molekyler og danner klynger, og de har dermed været i stand til at se, hvor hurtigt hver klynge dannes.Forskerne har kigget på ca. 50.000 klynger.
At kende den nøjagtige fordeling af de forskellige klynger i en given mængde insulin, er alfa omega, når man udvikler lægemidler, som enten skal virke kort- eller langvarigt i kroppen:
”Insulinens klyngedannelse er ufattelig vigtig for, hvordan præparater virker. For forskellen på et hurtigt- og langsomtvirkende insulinpræparat er netop, hvor hurtigt molekylerne går sammen i klynger, og hvor hurtigt de går fra hinanden. Og med adgang til moderne avanceret udstyr er det faktisk ret simpelt og hurtigt at få indblik i de nøjagtige koncentrationer, men samtidig er det en meget sofistikeret viden, man får,” siger Freja Bohr, førsteforfatter og Ph.D.-stipendiat ved Kemisk Institut i Nikos Hatzakis-forskergruppen.
Bedre insulin gavner millioner
Ud over den anderledes fordeling af molekyle-klynger viser observationerne også, at klyngedannelsen er en langt mere kompleks proces, end man har formodet indtil nu. Klyngerne kan nemlig både vokse og skrumpe med langt flere forskellige intervaller, end man vidste.
“Uden endnu at kunne sige præcis hvordan bør dette give mulighed for at designe medicinen på nogle flere måder og måske få en insulin med en anden virkningsprofil, der giver mindre udsving i patienters blodsukker – det er nemlig den store udfordring i dag,” siger Freja Bohr.
Knud J. Jensen, der har forsket i insulin i over 15 år, tror på, at den nye viden vil kunne optimere alle typer af nye insulin og gøre en forskel for de over 40 millioner børn og voksne, som dagligt tager insulin. Livet som diabetiker er nemlig stadig ikke uden gener:
”Jeg får ind imellem henvendelser fra forældre, som spørger, om der ikke findes noget bedre til behandling af deres små børn. Når man har type-1-diabetes, som ikke er velreguleret, kan man have det virkelig skidt i længere perioder. Man kan bl.a. vågne op med mareridt, være utilpasse ved for lavt eller højt blodsukker, risikere bevidstløshed ved lavt blodsukker og senere i livet få følgeskader i øjne og fødder. Så hvis du kan gøre livet bedre for børn ved at lave en bedre insulin, end der findes i dag, er det fantastisk,” siger Knud J. Jensen.
FAKTABOKS: DIABETES OG INSULIN
- Insulin er et hormon, som vi producerer i bugspytkirtlen, og som regulerer mængden af sukker i blodet. Lider man af type 1-diabetes, ødelægger ens immunsystem de celler i bugspytkirtlen, der producerer insulin. Derfor er type 1-diabetikere afhængige af indsprøjtninger med insulin.
- Insulinmolekyler (monomerer) er ofte forbundne i klynger af to (dimer), eller seks (hexamer) enkeltmolekyler. Insulin lagres i kroppen som hexamerer. Det er dog monomeren, som er biologisk aktiv, og klyngerne skal derfor nedbrydes til monomerer, før insulinet kan binde sig til insulinreceptorerne. (kilde: Wikipedia)
Nøgleord
Kontakter
Nikos Hatzakis
Professor
Kemisk Institut, Nanoscience Center
Novo Nordisk Center for Protein research
Københavns Universitet
hatzakis@chem.ku.dk
+45 50 20 29 51
Knud J. Jensen
Professor
Kemisk Institut, Nanoscience Center
Københavns Universitet
kjj@chem.ku.dk
+45 21 51 67 21
Maria Hornbek
Journalist
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet
maho@science.ku.dk
+45 22 95 42 83
Billeder
Information om Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Bülowsvej 17
1870 Frederiksberg C
35 33 28 28https://science.ku.dk/
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet – SCIENCE – er landets største naturvidenskabelige forsknings- og uddannelsesinstitution.
Fakultetets væsentligste opgave er at bidrage til løsning af de store udfordringer, som vi står overfor i en verden under hastig forandring med øget pres på bl.a. naturressourcer og markante klimaforandringer - både nationalt og globalt.
Følg pressemeddelelser fra Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Københavns Universitet - Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Verdens tundra udleder overraskende mere CO2, når det bliver varmere17.4.2024 17:00:00 CEST | Pressemeddelelse
KLAUSULERET TIL DEN 17. APRIL KL. 17:00 Når det bliver varmere, vil den arktiske tundrajord formentlig frigive 30% mere CO2, end den gør i dag. Og det er næsten fire gange mere, end hvad man tidligere har estimeret. Det viser et stort internationalt studie, som forskere fra Københavns Universitet har bidraget til, og som netop er offentliggjort i tidsskriftet Nature.
Internet can achieve quantum speed with light saved as sound15.4.2024 11:16:35 CEST | Press release
Researchers at the University of Copenhagen’s Niels Bohr Institute have developed a new way to create quantum memory: A small drum can store data sent with light in its sonic vibrations, and then forward the data with new light sources when needed again. The results demonstrate that mechanical memory for quantum data could be the strategy that paves the way for an ultra-secure internet with incredible speeds.
Internettet kan få kvantefart med lys gemt som lyd15.4.2024 10:47:07 CEST | Pressemeddelelse
Forskere ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet har udviklet en ny måde at skabe såkaldt kvantehukommelse: En lille tromme kan gemme data sendt med lys i dens lydvibrationer, for siden at sende data videre med nye lyskilder, når det igen skal bruges. Resultaterne understreger at en mekanisk hukommelse for kvantedata kan være strategien, der baner vej for et ultra sikkert internet med utrolige hastigheder
Hegn og veje har givet ikonisk savannedyr genetiske problemer12.4.2024 11:06:30 CEST | Pressemeddelelse
De ikoniske gnu-vandringer er blevet et særsyn i Afrika, fordi vi mennesker har afskåret dyrenes historiske vandringsruter med veje, hegn, byer og landbrug. Og det har ført til genetisk forfald i de bestande, som ikke længere har mulighed for at flytte sig, viser ny forskning, som Københavns Universitet har stået i spidsen for.
Iconic savanna mammals face genetic problems due to fences and roads12.4.2024 11:04:29 CEST | Press release
Wildebeest migrations have become a rarer sight in Africa as humans continue to interrupt their historic migratory routes with roads, fences, cities, livestock and farmland. This has led to genetic decay in those herds that are no longer able to roam freely, according to new research led by the University of Copenhagen.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum