No más agujas: Minitab facilita investigación farmacéutica sobre administración oral de proteínas

Para los pacientes diagnosticados con enfermedades crónicas como la diabetes, el control de los síntomas suele requerir múltiples inyecciones diarias de medicamentos, como la insulina.

Desafortunadamente, la insulina y muchos otros tratamientos inyectables solo son efectivos cuando se insertan con aguja y jeringa en la grasa que se encuentra debajo de la piel humana. Las proteínas de estos medicamentos son extremadamente sensibles al tracto digestivo humano y suelen ser digeridas antes de que puedan entrar al torrente sanguíneo del paciente y causar efecto.

Pero ¿qué tal si los medicamentos basados en proteínas, como la insulina, pudieran tomarse por vía oral, en lugar de ser inyectados? Los pacientes que sufren de diabetes podrían deshacerse de esas inyecciones desagradables y disfrutar más bien de la comodidad de las pastillas para tomar sus tratamientos.

La Dra. Hajaratul Najwa Mohamed, profesora e investigadora del Terengganu Advanced Technical University College (TATIUC) de Malasia, lleva a cabo un estudio de investigación clínica para encapsular proteínas en una fórmula basada en pastilla que resistiría el deterioro en el aparato gastrointestinal humano y se liberaría eficazmente en el torrente sanguíneo del paciente. Para optimizar la fórmula de encapsulación de proteínas que proporciona la liberación controlada y focalizada de los fármacos administrados por vía oral en los pacientes, la Dra. Mohamed usó Minitab Statistical Software.

En investigaciones recientes se descubrió que los polímeros biodegradables y biocompatibles podrían utilizarse con éxito para encapsular proteínas después de ser sometidos a un proceso especial para estructurarlos en formulaciones granulares. Pero, ¿qué tipos de granos de polímero y a qué niveles permitirían la liberación óptima de proteínas en el torrente sanguíneo?

La Dra. Mohamed estudió dos polímeros biodegradables: alginato y glucomanano de konjac (KGM). Estos dos polímeros se dan de manera natural y no son digeribles, lo cual hace que sus formulaciones granulares sean excelentes vehículos para transportar las proteínas a través del duro entorno del intestino humano.

Aplicando una técnica estadística conocida como diseño de experimentos (DOE), la Dra. Mohamed utilizó Minitab para planear y realizar un experimento que le permitiera evaluar tres variables de respuesta—la eficiencia general de la encapsulación de proteínas (EEP), el porcentaje de proteínas liberadas 2 horas después de la ingesta y el tiempo de liberación total de las proteínas ingeridas—con cantidades variables de granos de alginato y KGM. El experimento en sí se realizó “in vitro”, es decir, en un entorno simulado para imitar la manera en que se comportarían las pastillas encapsuladas después de ser ingeridas. Una proteína modelo, la albúmina sérica bovina (ASB), se seleccionó para el experimento porque es representativa de la proteína típica que sería encapsulada.

La Dra. Mohamed decidió ejecutar un DOE central compuesto, que es un diseño de superficie de respuesta que se utiliza comúnmente. “El uso de una herramienta estadística como Minitab y la selección de un diseño central compuesto es muy útil en la investigación farmacéutica, porque nos ayuda a estudiar el efecto de las variables independientes y la manera en que influyen en las respuestas cuando se cambian al mismo tiempo”, señala Mohamed. “Este enfoque proporciona resultados estadísticamente fiables con menos corridas experimentales”.

Con un diseño de superficie de respuesta de dos factores, se probaron cantidades de alginato y KGM en tres niveles diferentes utilizando once corridas experimentales.

Después, la Dra. Mohamed utilizó Minitab para crear gráficas de superficie 3D de los datos del experimento para visualizar los efectos del alginato y el KGM en la eficacia general de la encapsulación de proteínas, el porcentaje de proteínas liberadas 2 horas después de la ingesta y el tiempo de liberación total de las proteínas ingeridas en el torrente sanguíneo de una persona.

gráfica de superficie de respuesta

Las gráficas de superficie, como la que se muestra arriba, ayudaron a la Dra. Mohamed a entender los efectos de los factores sobre cada respuesta, y ella notó que el porcentaje de eficiencia de la encapsulación de proteínas aumenta a medida que aumentan el alginato y el KGM.

También con el uso de Minitab, la Dra. Mohamed creó gráficas de contorno 2D para tener una ilustración visual de los valores de respuesta, lo cual le permitió analizar más a fondo la manera en que las diferentes cantidades de los factores afectaban las variables de respuesta.

gráfica de superficie de contorno

Por último, la Dra. Mohamed utilizó el Optimizador de respuestas de Minitab para determinar los niveles óptimos de alginato y KGM en las tres respuestas. “La respuesta óptima se obtuvo en 4 por ciento de alginato y 0.6 por ciento de KGM”, dice Mohamed. “Esta formulación mejoró de forma efectiva la estabilidad de las proteínas encapsuladas en un medio ácido que simulaba el aparato gastrointestinal humano y reveló una liberación gradual adecuada de las proteínas después del hecho”.

Aunque este estudio no puede reproducir exactamente la manera en que funcionarán las proteínas encapsuladas cuando sean ingeridas por seres humanos, sus resultados pueden utilizarse para cualquier investigación adicional sobre el tema.

“Los resultados de este estudio indican que el alginato y el KGM, en sus niveles óptimos, tienen el potencial de utilizarse como un vehículo para la administración de medicamentos basados en proteínas, lo cual eliminaría las frecuentes y dolorosas inyecciones de fármacos proteicos que se utilizan actualmente”, sostiene Mohamed. “Ahora, me gustaría centrar mi investigación específicamente en la encapsulación de la insulina, y las mismas técnicas de optimización que apliqué usando Minitab en esta investigación serán invaluables en futuros estudios”.

Esta investigación se publicó en un artículo del volumen 5 de la segunda edición delInternational Journal of Current Pharmaceutical and Clinical Research.

Al utilizar este sitio, usted acepta el uso de cookies para efectos de análisis y contenido personalizado. Leer nuestra política