Диабет тип 2: Използване на кафе за „контрол на глюкозата“
Един ден хората с диабет тип 2 може да успеят да регулират кръвната си захар, като пият чай или кафе, благодарение на синтетичната биология.
Учени от ETH Zurich в Швейцария са проектирали и тествали синтетична генна верига, която отговаря на концентрациите на кофеин в напитките.
Това се постига чрез освобождаване на съединение за контрол на глюкозата, използвано за лечение на диабет тип 2.
Изследователите вкарали веригата в клетките и ги имплантирали в мишки с диабет.
Те показаха, че консумацията на кафе намалява нивата на кръвната захар в съответствие с различните дози кофеин.
След като кофеинът навлезе в кръвта на мишките, той активира синтетичната генна верига, което го кара да освободи съединението, за да понижи нивата на глюкозата.
Изследователите съобщават за своите открития в изследване, публикувано наскоро в списанието Nature Communications.
Диабетната тежест нараства в световен мащаб
Диабетът е нарастващ проблем на общественото здраве, който засяга стотици милиони хора по целия свят.
Епидемията се дължи предимно на нарастващите нива на диабет тип 2, състояние, което се развива, когато клетките загубят способността си да използват инсулин, за да преобразуват глюкозата или кръвната захар в енергия.
В Съединените щати са диагностицирани приблизително 23,1 милиона случая на диабет - по-голямата част от тях тип 2. Очакваните годишни разходи за това бреме надвишават 245 милиарда долара.
Но въпреки че лечението напредна значително през последните години и може значително да намали риска от усложнения, диабетът все още е седмата водеща причина за смърт в САЩ
Това бреме би могло да бъде намалено, ако повече хора постигнат целите за лечение, препоръчани от техните лекари. Експертите предполагат, че се нуждаем от по-добри „модели на грижи“ за справяне с проблема.
Понастоящем пациентите трябва да следят нивата на кръвната захар след всяко хранене и незабавно да реагират на всяко повишаване с предписаното лечение.
Синтетична биология и генни вериги
Изследователите описват синтетичната биология като „сливане между инженерството и биологията“, което през последните години даде възможност на учените да измислят генни вериги за биомедицинска употреба.
Синтетичните генни вериги препрограмират клетките, за да използват съществуващите им механизми по определен начин.
Един пример за това е разработването на „молекулярни превключватели“, които могат да контролират строго имунните клетки в опит да направят лечението на рака по-безопасно и по-точно.
Учените са изправени пред редица предизвикателства при проектирането на синтетични генни вериги. Сред тях е изборът на правилния спусък, така че веригата да не се активира по погрешка и да се гарантира, че реакцията е ограничена до необходимата и не предизвиква странични ефекти.
Задействано от кофеин производство на пептид
В статията учените описват как са създали „напълно синтетични рецептори, които усещат кофеина“ на нива, еквивалентни на тези, присъстващи в типична чаша кафе.
Рецепторите са протеини, които седят на повърхността на клетките и реагират само когато срещнат определена молекула, като уникален ключ, вмъкнат в ключалка. Този акт на свързване предизвиква специфична реакция вътре в клетката.
Тук отключващият фактор е кофеинът и реакцията е производството на „синтетичен човешки глюкагоноподобен пептид 1“, който е съединение, използвано при лечението на диабет тип 2 за понижаване на нивата на глюкоза в кръвта.
Авторите на изследването наричат генетичната верига „стимулиран с кофеин усъвършенстван регулатор (C-STAR)“. Те тестваха C-STAR, като го вмъкнаха в „дизайнерски клетки“.
Изследователите тестваха реакцията на клетките C-STAR към различни източници и дози кофеин в лабораторията, включително търговски марки напитки. Те също имплантират клетките в мишки, които са били отгледани за развитие на диабет тип 2.
‘Подобрен контрол на глюкозата’
Както при клетъчните тестове, така и при мишките, имплантирани с C-STAR клетки, присъствието на кофеин предизвиква обратима и зависима от дозата промяна в генната експресия.
Първоначално екипът просто тества ефекта на спусъка, като го свързва с „репортерен ген“, който кодира протеин, който могат да тестват.
Тогава изследователският екип замени репортерния ген с ген, който кодира „конструиран протеин, клинично лицензиран” за лечение на диабет тип 2, който е синтетичният човешки глюкагон-подобен пептид 1.
Веднъж задействана, веригата кара клетките да произвеждат глюкагоноподобен пептид 1. Третираните мишки показват „значително подобрен“ контрол на глюкозата в сравнение с нетретираните контроли.
‘Терапия, интегрирана с начина на живот’
Екипът предполага, че едно от предимствата на употребата на кофеин като спусък е, че той е „нетоксичен, евтин и присъства само в специфични напитки“.
Новото проучване показва, че е възможно да се „прецизират“ лечения, базирани на синтетични генни вериги, за да се реагира на ежедневни напитки „като чай и кафе, без добавяне на допълнителни химикали“, отбелязват авторите.
Освен това, "чрез интегриране на терапията с начина на живот", изследователите предполагат, че подходът може да бъде начин да накарате пациентите да се съобразяват по-лесно с режимите на лечение, тъй като те заключават:
„Възползвайки се от рутинните културни навици, терапиите, базирани на такива системи, трябва безпроблемно да се интегрират в начина на живот на хората и следователно биха могли да бъдат ключов стълб, върху който може да се гради новото поколение персонализирана медицина.“
