Medicijnen die bestaan uit grote moleculen zijn lastig als pil toe te dienen, omdat het medicijn kapotgaat in de zure omgeving van maag en darmen. Met een mechanische capsule is dat probleem misschien te voorkomen. De capsule vervoert een geneesmiddel naar de maag en injecteert het daar in de maagwand, zodat het in het bloed komt.

Waarom moet een suikerpatiënt elke dag insuline spuiten? Antwoord: omdat de insuline niet oraal is in te nemen. Insuline is een hormoon waarvan elk molecuul bestaat uit honderden atomen. Zulke geneesmiddelen gemaakt van lange moleculen - zogeheten biologicals - zijn niet bestand zijn tegen de agressieve, zure omgeving van de maag en de darmen. De moleculen gaan simpelweg kapot en werken dan niet. Daarom kan je insuline niet als pil of poeder inslikken.

Maar de oplossing is nabij, zo lijkt het. Een groot team met onderzoekers uit Denemarken, de Verenigde Staten en Zweden ontwikkelde een apparaatje dat deze barrière kan slechten. Ze schrijven erover in de nieuwste editie van het wetenschappelijke tijdschrift Science.
 

Schildpad

Het ding heeft de grootte van een flinke pil (17 millimeter lang, een diameter van 12 millimeter) en is in te slikken. De SOMA (self-orienting millimeter-scale applicator) is helemaal ontworpen om de werkzame stof te beschermen en in de maag te brengen.

De vorm van de mechanische pil is opvallend, en allesbehalve willekeurig gekozen. De vorm doet denken aan het schild van een schildpad en blijkt ook eenzelfde functie te hebben. Als een schildpad onverhoopt op zijn rug komt te liggen, is hij kwetsbaar voor vijanden. De evolutie kwam met een oplossing, namelijk een vorm waardoor het dier al heen en weer rollend én dankzij zijn lage zwaartepunt snel weer op zijn pootjes terecht kan komen.

Precies zo gaat dit bij de SOMA. Ook deze capsule heeft een laag zwaartepunt (zie figuur), waardoor hij bij aanraking met de maagwand snel met de onderkant tegen dat weefsel aan komt te liggen.
 

De SOMA wordt ingeslikt en komt in de maag terecht. Daar gaat hij tegen de maagwand aan liggen, en draait zichzelf snel met zijn zwaardere onderzijde tegen de maagwand. Na ongeveer een minuut schiet een pijltje met geneesmiddel in het weefsel van de maagwand. Figuur: Ania Hupalowska, Alex Abramson, Muhammad Mahdi Karim

 

Pijltje en veertje

Daar treedt de volgende slimmigheid in werking. Binnenin de capsule zit de werkzame stof in de vorm van soort pijltje dat voor een opgespannen veertje zit; zie de figuur hierboven. Dit veertje zit vast in een klompje suiker, dat onder invloed van de maagsappen begint op te lossen. Na een paar minuten is de suiker voldoende uit elkaar gevallen en schiet het veertje los. Het veertje drukt het pijltje in de maagwand. Nu kan het medicijn gelijkmatig vrijkomen en via de maagwand in de bloedbaan terechtkomen, zodat het zijn heilzame werk kan doen. De paar onderdelen van de capsule die niet oplossen in het maagzuur, zoals de wand van de capsule en het roestvrijstalen veertje, komen met de uitwerpselen naar buiten.

Deze video legt goed uit hoe het ding werkt:


Schade

Het principe is slim, maar roept de vraag op of schieten met een pijltje op de maagwand geen schade geeft. Dat lijkt tot nu toe mee te vallen, schrijven de onderzoekers in Science. Ze deden proeven met varkens en ‘zagen een week na het toedienen van de SOMA’s geen weefselschade of afwijkingen in de maagwand. En de veeartsen die de varkens in de gaten hielden, zagen geen tekenen van ongemak of veranderingen in het eetpatroon of de stoelgang van de dieren.’

Maar de belangrijkste vraag is natuurlijk: heeft het innovatieve systeem het gewenste effect? Kun je er insuline mee in het bloed krijgen? Het antwoord op die vraag is voorlopig: ja. De varkens hadden dezelfde concentraties insuline in het bloed als bij inspuiten het geval is.
 

Aanvullend onderzoek nodig

Toch moeten we niet verwachten dat de mechanische capsules binnenkort bij de apotheek liggen. Er is nog behoorlijk wat aanvullend onderzoek nodig, met name op het gebied van de veiligheid voor patiënten. ‘De onderzoekers moeten helemaal uitsluiten dat kleine gaatjes in de maagwand op de lange termijn geen enkel negatief effect opleveren voor de gebruiker’, zei hoogleraar Edith Mathiowitz - niet betrokken bij dit onderzoek - in een nieuwsbericht van Science. Ook moet nog aangetoond worden dat er door de kleine gaatjes geen indringers - bacteriën of ongewenste eiwitten - meeliften het bloed in.

Maar de stap die nu is gezet, met de bijzondere mechanische pil, is voor diabetespatiënten veelbelovend. ‘We zijn echt hoopvol dat dit soort capsules in de toekomst suikerpatiënten kunnen helpen, en misschien wel alle patiënten die nu nog hun geneesmiddel alleen meer toegediend kunnen krijgen met een injectie of een infuus’, vertelde een van de hoofdonderzoekers, hoogleraar Robert Langer van MIT in een persbericht.


Beeldmateriaal Felice Frankel / Abramson et al., Science, 2019.