2. tipa cukura diabēts: kafijas lietošana “glikozes kontrolei”
Kādu dienu, pateicoties sintētiskajai bioloģijai, cilvēki ar 2. tipa cukura diabētu, iespējams, varēs regulēt cukura līmeni asinīs, dzerot tēju vai kafiju.
Šveices ETH Cīrihes zinātnieki ir izstrādājuši un pārbaudījuši sintētisku gēnu ķēdi, kas reaģē uz dzērienu kofeīna koncentrāciju.
Tas to panāk, atbrīvojot glikozes kontroles savienojumu, ko lieto 2. tipa cukura diabēta ārstēšanai.
Pētnieki ievietoja ķēdi šūnās un implantēja pelēm ar cukura diabētu.
Viņi parādīja, ka kafijas patēriņš samazināja glikozes līmeni asinīs atbilstoši dažādām kofeīna devām.
Kad kofeīns bija nonācis peles asinīs, tas aktivizēja sintētisko gēnu ķēdi, liekot tai atbrīvot savienojumu, lai pazeminātu glikozes līmeni.
Pētnieki ziņo par saviem atklājumiem pētījumā, kas nesen publicēts žurnālā Dabas komunikācijas.
Diabēta slogs pieaug visā pasaulē
Diabēts ir pieaugoša sabiedrības veselības problēma, kas ietekmē simtiem miljonu cilvēku visā pasaulē.
Epidēmija galvenokārt ir saistīta ar pieaugošo 2. tipa diabēta līmeni - stāvokli, kas attīstās, kad šūnas zaudē spēju izmantot insulīnu, lai glikozi vai cukura līmeni asinīs pārvērstu enerģijā.
Amerikas Savienotajās Valstīs ir diagnosticēts aptuveni 23,1 miljons diabēta gadījumu - lielākā daļa no tiem ir 2. tipa. Aprēķinātās šī sloga gada izmaksas pārsniedz 245 miljardus USD.
Bet, lai gan ārstēšana pēdējos gados ir ievērojami uzlabojusies un var ievērojami samazināt komplikāciju risku, diabēts joprojām ir septītais galvenais nāves cēlonis ASV
Šo slogu varētu samazināt, ja vairāk cilvēku sasniegtu ārstu ieteiktos ārstēšanas mērķus. Eksperti iesaka, ka problēmas risināšanai mums nepieciešami labāki “aprūpes modeļi”.
Pašlaik pacientiem pēc katras ēdienreizes jākontrolē glikozes līmenis asinīs un nekavējoties jāreaģē uz jebkuru palielinājumu, lietojot noteikto ārstēšanu.
Sintētiskā bioloģija un gēnu ķēdes
Pētnieki sintētisko bioloģiju raksturo kā “inženierijas un bioloģijas saplūšanu”, kas pēdējos gados ir ļāvusi zinātniekiem izdomāt gēnu ķēdes biomedicīnas vajadzībām.
Sintētiskās gēnu ķēdes pārprogrammē šūnas, lai konkrētā veidā izmantotu to esošo mehānismu.
Viens piemērs tam ir tādu "molekulāro slēdžu" izstrāde, kas var cieši kontrolēt imūnās šūnas, cenšoties padarīt vēža ārstēšanu drošāku un precīzāku.
Veidojot sintētiskās gēnu shēmas, zinātnieki saskaras ar daudzām problēmām. Starp tiem ir pareizā sprūda izvēle, lai ķēde netiktu aktivizēta kļūdas dēļ, un nodrošinot, ka reakcija ir ierobežota ar nepieciešamo un nerada blakusparādības.
Kofeīna izraisīta peptīdu ražošana
Šajā rakstā zinātnieki apraksta, kā viņi izveidoja “pilnīgi sintētiskus receptorus, kas jūt kofeīnu” tādā līmenī, kāds ir līdzvērtīgs tiem, kas atrodas tipiskā kafijas tasē.
Receptori ir olbaltumvielas, kas sēž uz šūnu virsmas un reaģē tikai tad, kad sastopas ar noteiktu molekulu, piemēram, unikālu atslēgu, kas ievietota slēdzenē. Šis saistīšanās akts izraisa īpašu reakciju šūnas iekšienē.
Šeit sprūda ir kofeīns, un reakcija ir “sintētiska cilvēka glikagonam līdzīga peptīda 1” ražošana, kas ir savienojums, ko izmanto 2. tipa diabēta ārstēšanā, lai pazeminātu glikozes līmeni asinīs.
Pētījuma autori ģenētisko ķēdi sauc par “kofeīnu stimulētu uzlabotu regulatoru (C-STAR)”. Viņi pārbaudīja C-STAR, ievietojot to “dizaina šūnās”.
Pētnieki laboratorijā pārbaudīja C-STAR šūnu reakciju uz dažādiem kofeīna avotiem un devām, ieskaitot komerciālos dzērienu zīmolus. Viņi arī implantēja šūnas pelēm, kuras tika audzētas, lai attīstītu 2. tipa cukura diabētu.
‘Uzlabota glikozes kontrole’
Gan šūnu testos, gan pelēs, kas implantētas ar C-STAR šūnām, kofeīna klātbūtne izraisīja atgriezeniskas un no devas atkarīgas izmaiņas gēnu ekspresijā.
Sākumā komanda tikko pārbaudīja sprūda iedarbību, saistot to ar “reportiera gēnu”, kas kodēja proteīnu, kuru viņi varēja pārbaudīt.
Tad pētnieku grupa aizstāja reportiera gēnu ar gēnu, kas kodē “inženierijas proteīnu, kas ir klīniski licencēts” 2. tipa cukura diabēta ārstēšanai, kas ir cilvēka sintētiskais glikagonam līdzīgais peptīds 1.
Pēc iedarbināšanas ķēde šūnām radīja glikagonam līdzīgu peptīdu 1. Apstrādātām pelēm bija „ievērojami uzlabota” glikozes kontrole, salīdzinot ar neapstrādātām kontrolēm.
‘Terapija integrēta ar dzīvesveidu’
Komanda norāda, ka viena no kofeīna kā izraisītāja izmantošanas priekšrocībām ir tā, ka tas ir "netoksisks, lēts un atrodas tikai noteiktos dzērienos".
Jaunais pētījums parāda, ka ir iespējams "precīzi noregulēt" ārstēšanu, pamatojoties uz sintētiskām gēnu ķēdēm, lai reaģētu uz ikdienas dzērieniem, "piemēram, tēju un kafiju, bez papildu ķīmisko vielu piedevas", atzīmē autori.
Turklāt, "integrējot terapiju ar dzīvesveidu", pētnieki ierosina, ka pieeja varētu būt veids, kā likt pacientiem vieglāk ievērot ārstēšanas shēmas, kā viņi secina:
"Izmantojot tradicionālos kultūras paradumus, terapijām, kuru pamatā ir šādas sistēmas, būtu vienmērīgi jāintegrējas cilvēku dzīvesveidā, un tāpēc tās varētu būt galvenais pīlārs, uz kura var balstīties jaunās paaudzes personalizētā medicīna."
