2-es típusú cukorbetegség: Kávé használata „glükózszabályozáshoz”
Egy napon a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedők a szintetikus biológiának köszönhetően szabályozhatják vércukorszintjüket tea vagy kávé ivásával.
A svájci ETH Zürich tudósai terveztek és teszteltek egy szintetikus génkört, amely reagál az ital koffein koncentrációjára.
Ezt a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére használt glükózszabályozó vegyület felszabadításával éri el.
A kutatók beoltották az áramkört a sejtekbe, és beültették őket cukorbeteg egerekbe.
Megmutatták, hogy a kávéfogyasztás a különböző koffeinadagokkal összhangban csökkentette a vércukorszintet.
Miután a koffein bejutott az egerek véráramába, aktiválta a szintetikus génkört, aminek következtében felszabadította a vegyületet, hogy csökkentse a glükózszintet.
A kutatók egy nemrégiben a folyóiratban megjelent tanulmányban számolnak be eredményeiről Nature Communications.
A cukorbetegség terhe világszerte növekszik
A cukorbetegség egyre növekvő közegészségügyi probléma, amely világszerte több száz millió embert érint.
A járvány elsősorban a 2-es típusú cukorbetegség növekvő arányának köszönhető, amely állapot akkor alakul ki, amikor a sejtek elvesztik az inzulin alkalmazásának képességét a glükóz vagy a vércukor energiává történő átalakítására.
Az Egyesült Államokban körülbelül 23,1 millió cukorbetegséget diagnosztizáltak - túlnyomó többségük 2. típusú. A teher becsült éves költsége meghaladja a 245 milliárd dollárt.
De annak ellenére, hogy a kezelések az elmúlt években jelentősen előrehaladtak és jelentősen csökkenthetik a szövődmények kockázatát, a cukorbetegség továbbra is a hetedik vezető halálok az Egyesült Államokban.
Ez a teher csökkenthető, ha több egyén teljesíti az orvosai által ajánlott kezelési célokat. Szakértők szerint jobb „ellátási modellekre” van szükségünk a probléma kezeléséhez.
Jelenleg a betegeknek minden étkezés után ellenőrizniük kell a vércukorszintet, és az előírt kezeléssel azonnal reagálniuk kell az esetleges emelkedésekre.
Szintetikus biológia és génáramkörök
A kutatók a szintetikus biológiát a „mérnöki tudomány és a biológia fúziójaként” írják le, amely az utóbbi években lehetővé tette a tudósok számára, hogy biomedicinális célokra génáramköröket dolgozzanak ki.
A szintetikus génáramkörök átprogramozzák a sejteket, hogy meglévő gépeiket sajátos módon használják.
Ennek egyik példája a „molekuláris kapcsolók” kifejlesztése, amelyek szorosan képesek szabályozni az immunsejteket annak érdekében, hogy biztonságosabbá és pontosabbá tegyék a rákkezelést.
A tudósok számos kihívással néznek szembe a szintetikus génáramkörök megtervezésekor. Ezek között van a megfelelő ravasz kiválasztása, hogy az áramkör tévedésből ne aktiválódjon, és annak biztosítása, hogy a válasz a szükségesre korlátozódjon, és ne okozzon mellékhatásokat.
Koffein által kiváltott peptidtermelés
A cikkben a tudósok leírják, hogyan hoztak létre „teljesen szintetikus receptorokat, amelyek érzékelik a koffeint” olyan szinten, amely megegyezik egy tipikus kávéscsésze jelenlétével.
A receptorok olyan fehérjék, amelyek a sejtek felszínén ülnek, és csak akkor reagálnak, amikor egy adott molekulával találkoznak, mint egy zárba helyezett egyedi kulcs. Ez a megkötési tényező sajátos reakciót vált ki a sejt belsejében.
Itt a kiváltó ok a koffein, a reakció pedig a „szintetikus humán glükagonszerű peptid 1” előállítása, amely vegyületet a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében használják a vér glükózszintjének csökkentésére.
A tanulmány szerzői a genetikai áramkört „koffein-stimulált fejlett szabályozónak (C-STAR)” nevezik. Tesztelték a C-STAR-t úgy, hogy „tervező cellákba” illesztették be.
A kutatók a laboratóriumban tesztelték a C-STAR sejtek reakcióját a különféle koffeinforrásokra és dózisokra, beleértve a kereskedelmi márkájú italokat is. Beültették a sejteket a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához tenyésztett egerekbe is.
„Javított glükózkontroll”
A sejttesztekben és a C-STAR sejtekbe beültetett egerekben a koffein jelenléte reverzibilis és dózisfüggő változást váltott ki a génexpresszióban.
Eleinte a csapat csak tesztelte a ravasz hatását azzal, hogy összekapcsolta azt egy „riporter génnel”, amely kódolt egy tesztelhető fehérjét.
Ezután a kutatócsoport a riporter gént lecserélte egy génre, amely kódot ad egy „klinikailag engedélyezett, módosított fehérjére” a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére, amely a szintetikus humán glükagonszerű peptid 1.
Miután elindult, az áramkör hatására a sejtek glukagon-szerű 1-es peptidet termeltek. A kezelt egerek "lényegesen javított" glükózkontrollt mutattak a kezeletlen kontrollokhoz képest.
„Az életmóddal integrált terápia”
A csapat szerint a koffein kiváltó okának az egyik előnye, hogy „nem mérgező, olcsó és csak meghatározott italokban van jelen”.
Az új tanulmány azt mutatja, hogy lehetséges a szintetikus génáramkörökön alapuló kezelések „finomhangolása” a mindennapi italokra, például további teák és kávé reagálására, további vegyi anyagok kiegészítése nélkül ”- jegyzik meg a szerzők.
Ezenkívül „a terápia és az életmód integrálásával” azt javasolják a kutatók, hogy ez a megközelítés módja lehet annak elérésére, hogy a betegek könnyebben megfeleljenek a kezelési rendnek, amint arra következtetnek:
"A rutin kulturális szokásokból kiaknázva az ilyen rendszereken alapuló terápiáknak zökkenőmentesen be kell épülniük az emberek életmódjába, és ezért kulcsfontosságú pillér lehet, amelyre a személyre szabott orvoslás új generációja építhet."
