Diabetul de tip 2: utilizarea cafelei pentru „controlul glucozei”
Într-o zi, persoanele cu diabet de tip 2 ar putea să-și regleze zahărul din sânge consumând ceai sau cafea, datorită biologiei sintetice.
Oamenii de știință de la ETH Zurich din Elveția au proiectat și testat un circuit genetic sintetic care răspunde la concentrațiile băuturilor de cofeină.
Se realizează acest lucru prin eliberarea unui compus de control al glucozei utilizat pentru tratarea diabetului de tip 2.
Cercetătorii au introdus circuitul în celule și le-au implantat în șoareci diabetici.
Au arătat că consumul de cafea a scăzut nivelul glicemiei în concordanță cu diferite doze de cofeină.
Odată ce cofeina a intrat în fluxul sanguin al șoarecilor, a activat circuitul genetic sintetic, determinându-l să elibereze compusul pentru a reduce nivelurile de glucoză.
Cercetătorii își raportează concluziile într-o lucrare de studiu publicată recent în jurnal Comunicări despre natură.
Povara diabetului crește în întreaga lume
Diabetul este o problemă în creștere de sănătate publică care afectează sute de milioane de oameni din întreaga lume.
Epidemia se datorează în primul rând creșterii ratelor de diabet de tip 2, o afecțiune care se dezvoltă atunci când celulele își pierd capacitatea de a utiliza insulina pentru a transforma glucoza sau zahărul din sânge în energie.
În Statele Unite, au fost diagnosticate aproximativ 23,1 milioane de cazuri de diabet - marea lor majoritate de tip 2. Costul anual estimat al acestei sarcini depășește 245 miliarde de dolari.
Dar, chiar dacă tratamentele au avansat semnificativ în ultimii ani și pot reduce semnificativ riscul de complicații, diabetul este încă a șaptea cauză principală de deces în S.U.A.
Această povară ar putea fi redusă dacă mai mulți indivizi au atins obiectivele de tratament recomandate de medicii lor. Experții sugerează că avem nevoie de „modele de îngrijire” mai bune pentru a aborda problema.
În prezent, pacienții trebuie să monitorizeze nivelul glicemiei după fiecare masă și să răspundă imediat la orice creștere cu tratamentul prescris.
Biologie sintetică și circuite genetice
Cercetătorii descriu biologia sintetică ca fiind o „fuziune între inginerie și biologie” care, în ultimii ani, a permis oamenilor de știință să elaboreze circuite genetice pentru utilizare biomedicală.
Circuitele genetice sintetice reprogramează celulele pentru a utiliza utilajele existente într-un mod special.
Un exemplu în acest sens este dezvoltarea de „comutatoare moleculare” care pot controla strâns celulele imune într-o încercare de a face tratamentul cancerului mai sigur și mai precis.
Oamenii de știință se confruntă cu o serie de provocări atunci când proiectează circuite genetice sintetice. Printre acestea se numără alegerea declanșatorului potrivit, astfel încât circuitul să nu fie activat din greșeală și asigurarea faptului că răspunsul este limitat la cel necesar și nu produce efecte secundare.
Producția de peptide declanșată de cafeină
În lucrare, oamenii de știință descriu modul în care au creat „receptori complet sintetici care simt cofeina” la niveluri echivalente cu cei prezenți într-o ceașcă tipică de cafea.
Receptorii sunt proteine care stau pe suprafața celulelor și reacționează numai atunci când întâlnesc o moleculă specifică, ca o cheie unică introdusă într-o încuietoare. Acest act de legare declanșează o reacție specifică în interiorul celulei.
Aici, factorul declanșator este cofeina, iar reacția este producerea „peptidei sintetice umane de tip glucagon 1”, care este un compus utilizat în tratamentul diabetului de tip 2 pentru a reduce nivelurile de glucoză din sânge.
Autorii studiului numesc circuitul genetic un „regulator avansat stimulat de cofeină (C-STAR)”. Au testat C-STAR inserându-l în „celule de proiectare”.
Cercetătorii au testat răspunsul celulelor C-STAR la diferite surse și doze de cofeină în laborator, inclusiv mărci comerciale de băuturi. De asemenea, au implantat celulele în șoareci care au fost crescuți pentru a dezvolta diabet de tip 2.
„Control îmbunătățit al glucozei”
Atât la testele celulare, cât și la șoarecii implantați cu celule C-STAR, prezența cofeinei a declanșat o modificare reversibilă și dependentă de doză a expresiei genice.
La început, echipa tocmai a testat efectul declanșatorului legându-l de o „genă reporter” care codifica o proteină pe care ar putea-o testa.
Apoi, echipa de cercetare a înlocuit gena reporter cu o genă care codifică „o proteină proiectată licențiată clinic” pentru tratamentul diabetului de tip 2, care este peptida sintetică umană de tip glucagon 1.
Odată declanșat, circuitul a determinat celulele să producă peptida asemănătoare glucagonului 1. Șoarecii tratați au prezentat un control al glucozei „îmbunătățit substanțial” în comparație cu controalele netratate.
„Terapie integrată cu stilul de viață”
Echipa sugerează că unul dintre avantajele utilizării cofeinei ca factor declanșator este că este „netoxică, ieftină și prezentă doar în băuturi specifice”.
Noul studiu arată că este posibilă „reglarea fină” a tratamentelor bazate pe circuite genetice sintetice pentru a reacționa la băuturile de zi cu zi „cum ar fi ceaiul și cafeaua fără suplimentarea unor substanțe chimice suplimentare”, notează autorii.
Mai mult, „prin integrarea terapiei cu stilul de viață”, cercetătorii sugerează că abordarea ar putea fi o modalitate de a determina pacienții să respecte mai ușor schemele de tratament, după cum concluzionează:
„Valorificând obiceiurile culturale de rutină, terapiile bazate pe astfel de sisteme ar trebui să se integreze perfect în stilul de viață al oamenilor și, prin urmare, ar putea fi un pilon cheie pe care se poate construi noua generație de medicamente personalizate.”
