Het is al langer bekend dat synthetische probes op basis van boorzuren moleculen als sacchariden kunnen detecteren en op deze manier bruikbaar zouden kunnen zijn voor de ontwikkeling van “slimme insulines” waarbij zij het glucosegehalte zouden kunnen “meten”. Het grootste probleem bij deze ontwikkeling is alleen dat de meeste boorzuren gevoeliger zijn voor fructose dan voor glucose. Om de gevoeligheid van het molecuul voor glucose te verhogen zal het receptormolecuul gemodificeerd moeten worden. Dit bleek echter lastiger dan gedacht.
Maar John Fossey, wetenschapper aan de University of Birmingham, is het gelukt een boorzuurmolecuul te “ontwikkelen” dat een twee keer zo hoge affiniteit (dus dat twee keer zo graag een binding vormt) heeft voor glucose dan voor fructose. Dit deed hij door een zogenoemde “click reaction”: een reactie waarbij in hoog tempo boorzuurmolen gesynthetiseerd kunnen worden. Door twee boorzuren op een bepaalde manier in één molecuul te positioneren werden met behulp van bis-alkynes drie soorten bis-boorzuren geproduceerd. Deze drie moleculen werden getest op hun affiniteit voor verschillende soorten saccharides met behulp van isotherme titratie calorimetrie: een methode die wordt gebruikt voor het onderzoeken van de mogelijkheid tot binden tussen kleine moleculen en grote biomoleculen zoals DNA en eiwitten. Hieruit bleek dat één van de drie stoffen een twee keer zo grote bindingssterkte had voor glucose dan voor fructose. Het bindingsproces duurde wel vier keer zo lang: waar het bij fructose ongeveer vijf minuten duurt voordat het aantal boorzuren dat gebonden is aan een fructosemolecuul constant was, duurde dit bij glucose 20 minuten.
Omdat dit resultaat toch zeer positief was besloten de onderzoekers dit nieuwe molecuul te combineren met een fluorofoor (een stof die licht uitzendt na activatie) om op deze manier een glucose-gevoelige sensor te creëeren. Bij het toevoegen van een oplossing met een fructoseconcentratie van 5 mmol/liter lichtte de “sensor” op. Echter, bij het toevoegen van een oplossing met een glucoseconcentratie van 5 mmol/liter werd de uitgezonden lichtintensiteit steeds zwakker, wat bevestigt dat glucose door dit molecuul op een andere manier wordt gebonden dan fructose.
Op welke manier is dit nou relevant voor de behandeling van type 1 diabetes? Je zou je kunnen voorstellen dat dit molecuul wordt ingebouwd in een soort capsule waarin insuline zit opgesloten. Zodra het glucosegehalte in het bloed boven een bepaalde hoeveelheid komt wordt dit “gemeten” door het molecuul, wat van vorm verandert en op die manier de wand van de capsule zodanig verzwakt dat de insuline eruit kan. Zodra de bloedglucosespiegel weer onder de grenswaarde komt, keert het molecuul terug naar zijn oorspronkelijke vorm, waardoor de insuline de capsule niet meer uit kan. Op die manier zal de bloedglucosespiegel dus eenvoudiger te reguleren zijn. Voordat deze techniek toegepast kan worden, moet er echter nog veel gebeuren. Fossey hoopt over twee jaar te kunnen starten met dierproeven, waarbij een niet-schadelijk substantie als vitamine C in de capsules gestopt zal worden om de werkzaamheid te kunnen testen.
Wil je op de hoogte blijven van alle onderzoeksontwikkelingen rond Type 1 Diabetes? Meld je aan voor de nieuwsbrief van Breakthrough T1D Nederland via onderstaand formulier.