Διαβήτης τύπου 2: Χρήση καφέ για «έλεγχο γλυκόζης»
Μια μέρα, τα άτομα με διαβήτη τύπου 2 μπορεί να είναι σε θέση να ρυθμίσουν το σάκχαρο στο αίμα τους πίνοντας τσάι ή καφέ, χάρη στη συνθετική βιολογία.
Οι επιστήμονες στο ETH Zurich στην Ελβετία έχουν σχεδιάσει και δοκιμάσει ένα συνθετικό γονιδιακό κύκλωμα που ανταποκρίνεται στις συγκεντρώσεις καφεΐνης στα ποτά.
Αυτό το επιτυγχάνει απελευθερώνοντας μια ένωση ελέγχου γλυκόζης που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του διαβήτη τύπου 2.
Οι ερευνητές εισήγαγαν το κύκλωμα σε κύτταρα και εμφυτεύθηκαν σε διαβητικούς ποντικούς.
Έδειξαν ότι η κατανάλωση καφέ μείωσε τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα σύμφωνα με διαφορετικές δόσεις καφεΐνης.
Μόλις η καφεΐνη είχε εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος των ποντικών, ενεργοποίησε το κύκλωμα συνθετικών γονιδίων, αναγκάζοντάς το να απελευθερώσει την ένωση για να μειώσει τα επίπεδα γλυκόζης.
Οι ερευνητές αναφέρουν τα ευρήματά τους σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επικοινωνία φύσης.
Το βάρος του διαβήτη αυξάνεται παγκοσμίως
Ο διαβήτης είναι ένα αυξανόμενο πρόβλημα δημόσιας υγείας που πλήττει εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.
Η επιδημία οφείλεται κυρίως στα αυξανόμενα ποσοστά διαβήτη τύπου 2, μια κατάσταση που αναπτύσσεται όταν τα κύτταρα χάνουν την ικανότητά τους να χρησιμοποιούν ινσουλίνη για τη μετατροπή της γλυκόζης ή του σακχάρου στο αίμα σε ενέργεια.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, έχουν διαγνωστεί περίπου 23,1 εκατομμύρια περιπτώσεις διαβήτη - η συντριπτική πλειονότητα αυτών τύπου 2. Το εκτιμώμενο ετήσιο κόστος αυτής της επιβάρυνσης υπερβαίνει τα 245 δισεκατομμύρια δολάρια.
Αλλά παρόλο που οι θεραπείες έχουν προχωρήσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια και μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον κίνδυνο επιπλοκών, ο διαβήτης εξακολουθεί να είναι η έβδομη κύρια αιτία θανάτου στις ΗΠΑ.
Αυτό το βάρος θα μπορούσε να μειωθεί εάν περισσότερα άτομα πέτυχαν τους στόχους θεραπείας που πρότειναν οι γιατροί τους. Οι ειδικοί προτείνουν ότι χρειαζόμαστε καλύτερα «μοντέλα φροντίδας» για την αντιμετώπιση του προβλήματος.
Προς το παρόν, οι ασθενείς πρέπει να παρακολουθούν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μετά από κάθε γεύμα και να ανταποκρίνονται αμέσως σε τυχόν αυξήσεις με τη συνταγογραφούμενη θεραπεία.
Συνθετικά κυκλώματα βιολογίας και γονιδίων
Οι ερευνητές περιγράφουν τη συνθετική βιολογία ως «σύντηξη μεταξύ μηχανικής και βιολογίας» που, τα τελευταία χρόνια, επέτρεψε στους επιστήμονες να επινοήσουν γονιδιακά κυκλώματα για βιοϊατρική χρήση.
Τα κυκλώματα συνθετικών γονιδίων επαναπρογραμματίζουν τα κύτταρα για να χρησιμοποιήσουν τα υπάρχοντα μηχανήματά τους με έναν συγκεκριμένο τρόπο.
Ένα παράδειγμα αυτού είναι η ανάπτυξη «μοριακών διακοπτών» που μπορούν να ελέγξουν στενά τα ανοσοκύτταρα σε μια προσπάθεια να καταστήσουν τη θεραπεία του καρκίνου ασφαλέστερη και ακριβέστερη.
Οι επιστήμονες αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις κατά το σχεδιασμό κυκλωμάτων συνθετικών γονιδίων. Μεταξύ αυτών είναι η επιλογή της σωστής σκανδάλης έτσι ώστε το κύκλωμα να μην ενεργοποιείται κατά λάθος και να διασφαλίζεται ότι η απόκριση περιορίζεται σε εκείνη που απαιτείται και δεν παράγει παρενέργειες.
Παραγωγή πεπτιδίων που προκαλείται από καφεΐνη
Στην εργασία, οι επιστήμονες περιγράφουν πώς δημιούργησαν «πλήρως συνθετικούς υποδοχείς που αισθάνονται την καφεΐνη» σε επίπεδα ισοδύναμα με αυτά που υπάρχουν σε ένα τυπικό φλιτζάνι καφέ.
Οι υποδοχείς είναι πρωτεΐνες που κάθονται στην επιφάνεια των κυττάρων και αντιδρούν μόνο όταν συναντούν ένα συγκεκριμένο μόριο, όπως ένα μοναδικό κλειδί που εισάγεται σε μια κλειδαριά. Αυτή η πράξη δέσμευσης προκαλεί μια συγκεκριμένη αντίδραση μέσα στο κύτταρο.
Εδώ, η σκανδάλη είναι η καφεΐνη και η αντίδραση είναι η παραγωγή "συνθετικού ανθρώπινου πεπτιδίου τύπου γλυκαγόνης 1", το οποίο είναι μια ένωση που χρησιμοποιείται στη θεραπεία του διαβήτη τύπου 2 για τη μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα.
Οι συγγραφείς της μελέτης αποκαλούν το γενετικό κύκλωμα ως «προχωρημένο ρυθμιστή διεγερμένο με καφεΐνη» Δοκίμασαν το C-STAR εισάγοντας το σε "κελιά σχεδιαστών".
Οι ερευνητές εξέτασαν την απόκριση των κυττάρων C-STAR σε διάφορες πηγές και δόσεις καφεΐνης στο εργαστήριο, συμπεριλαμβανομένων των εμπορικών σημάτων ποτών. Επίσης εμφύτευσαν τα κύτταρα σε ποντίκια που εκτράφηκαν για να αναπτύξουν διαβήτη τύπου 2.
«Βελτιωμένος έλεγχος γλυκόζης»
Τόσο στις κυτταρικές εξετάσεις όσο και στους ποντικούς που εμφυτεύθηκαν με κύτταρα C-STAR, η παρουσία καφεΐνης προκάλεσε μια αναστρέψιμη και εξαρτώμενη από τη δόση αλλαγή στην έκφραση του γονιδίου.
Αρχικά, η ομάδα δοκίμασε το αποτέλεσμα της σκανδάλης συνδέοντάς την με ένα «γονίδιο αναφοράς» που κωδικοποιούσε μια πρωτεΐνη που θα μπορούσαν να δοκιμάσουν.
Στη συνέχεια, η ερευνητική ομάδα αντικατέστησε το γονίδιο αναφοράς με ένα γονίδιο που κωδικοποιεί «μια μηχανική πρωτεΐνη με κλινική άδεια» για τη θεραπεία του διαβήτη τύπου 2, το οποίο είναι το συνθετικό ανθρώπινο πεπτίδιο τύπου γλυκαγόνης 1.
Μόλις ενεργοποιήθηκε, το κύκλωμα προκάλεσε στα κύτταρα να παράγουν πεπτίδιο τύπου γλυκαγόνης 1. Τα ποντίκια που υποβλήθηκαν σε αγωγή έδειξαν «ουσιαστικά βελτιωμένο» έλεγχο γλυκόζης σε σύγκριση με τους μάρτυρες που δεν είχαν υποστεί αγωγή.
«Θεραπεία ενσωματωμένη στον τρόπο ζωής»
Η ομάδα προτείνει ότι ένα από τα πλεονεκτήματα της χρήσης καφεΐνης ως σκανδάλης είναι ότι είναι «μη τοξική, φθηνή και υπάρχει μόνο σε συγκεκριμένα ποτά».
Η νέα μελέτη δείχνει ότι είναι δυνατό να «τελειοποιήσουν» θεραπείες που βασίζονται σε συνθετικά κυκλώματα γονιδίων για να αντιδράσουν σε καθημερινά ποτά «όπως τσάι και καφές χωρίς συμπλήρωση πρόσθετων χημικών», σημειώνουν οι συγγραφείς.
Επιπλέον, «με την ενσωμάτωση της θεραπείας στον τρόπο ζωής», οι ερευνητές προτείνουν ότι η προσέγγιση θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος για να ωθήσουν τους ασθενείς να συμμορφωθούν πιο εύκολα με τις θεραπευτικές αγωγές, όπως καταλήγουν:
«Αξιοποιώντας τις συνήθεις πολιτιστικές συνήθειες, οι θεραπείες που βασίζονται σε τέτοια συστήματα θα πρέπει να ενσωματώνονται απρόσκοπτα στον τρόπο ζωής των ανθρώπων και επομένως θα μπορούσαν να αποτελέσουν βασικό πυλώνα πάνω στον οποίο μπορεί να οικοδομήσει η νέα γενιά εξατομικευμένης ιατρικής».
