Een studie gepubliceerd in Nature Nanotechnology laat zien hoe nanoclusters van insuline de insulineactiviteit kunnen controleren. De resultaten kunnen leiden tot nieuwe soorten insulinegeneesmiddelen, zegt senior auteur Ana Teixeira van de afdeling Medische Biochemie en Biofysica (MBB) van het Karolinska Institutet.

Diabetes heeft wereldwijd een hoge en toenemende prevalentie. Insulinesubstitutietherapie helpt patiënten hun glucosewaarden binnen een acceptabel bereik te houden, maar het blijft een uitdaging om de dynamiek van de endogene insulineafgifte na te bootsen en tegelijkertijd gevaarlijke hypoglykemie te vermijden.

Uit het onderzoek van het onderzoeksteam van Ana Teixeira blijkt dat het mogelijk is de activiteit van insuline te veranderen door insuline in nanoclusters samen te stellen. Dezelfde concentratie insuline kan een heel verschillende sterkte hebben, afhankelijk van hoe de nanoclusters zijn ontworpen.

"Er is behoefte aan nieuwe manieren om insulinevervangende therapie te implementeren. De resultaten van ons onderzoek kunnen leiden tot nieuwe soorten insulinegeneesmiddelen. We laten een nieuwe manier zien om insuline toe te dienen die zou kunnen leiden tot een andere dynamiek van de insulinewerking en tot de ontwikkeling van weefselspecifieke insulinevarianten”, zegt hoofdonderzoeker Ana Teixeira.

De onderzoeksgroep voerde beeldvormingsstudies met superresolutie uit naar de ruimtelijke organisatie van insulinereceptoren op het celmembraan, die het ontwerp van insuline-nanoclusters vormden. Deze werden gevormd met behulp van DNA-origamitechnologie, waarbij DNA fungeert als platform voor het assembleren van de insulinemoleculen.

“Hierdoor konden we het aantal insulinemoleculen in elke nanocluster controleren, maar ook hun ruimtelijke organisatie met precisie op nanoschaal. We analyseerden de effecten van verschillende varianten van insuline-nanoclusters in vetcellen. Ten slotte testten we de effecten van insuline-nanoclusters in een zebravismodel van diabetes", legt Ana uit.

De onderzoeksgroep gaat nu de werkingsmechanismen van insuline-nanoclusters verder bestuderen.

“We zullen insulinereceptor-nanoclusters in verschillende weefsels karakteriseren met behulp van superresolutiemicroscopie en NanoDeep, een methode die we eerder hebben ontwikkeld en die DNA in plaats van licht gebruikt om de lokalisatie van eiwitten in cellen te detecteren, zoals het geval is bij conventionele microscopie. Deze gegevens zullen dienen als leidraad voor het ontwerp van insuline-nanoclusters die zich op specifieke weefsels richten", zegt Ana.

Meer informatie: Joel Spratt et al, Multivalente insulinereceptoractivering met behulp van insuline-DNA-origami-nanostructuren, Natuurnanotechnologie (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01507-y

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door Karolinska Institutet