Tyypin 2 diabetes: Kahvin käyttö glukoosin hallintaan
Eräänä päivänä tyypin 2 diabetesta sairastavat ihmiset pystyvät ehkä säätelemään verensokeriaan juomalla teetä tai kahvia synteettisen biologian ansiosta.
Sveitsin ETH Zürichin tutkijat ovat suunnitelleet ja testanneet synteettisen geenipiirin, joka reagoi juomien kofeiinipitoisuuksiin.
Se saavuttaa tämän vapauttamalla glukoosikontrolliyhdisteen, jota käytetään tyypin 2 diabeteksen hoitoon.
Tutkijat asettivat piirin soluihin ja istuttivat ne diabeettisiin hiiriin.
He osoittivat, että kahvin kulutus laski verensokeritasoja erilaisten kofeiiniannosten mukaisesti.
Kun kofeiini oli päässyt hiirien verenkiertoon, se aktivoi synteettisen geenipiirin, jolloin se vapautti yhdisteen alentamaan glukoosipitoisuutta.
Tutkijat raportoivat havainnoistaan lehdessä äskettäin julkaistussa tutkimuspaperissa Luontoviestintä.
Diabetestaakka kasvaa maailmanlaajuisesti
Diabetes on kasvava kansanterveysongelma, joka vaikuttaa satoihin miljooniin ihmisiin maailmanlaajuisesti.
Epidemia johtuu ensisijaisesti tyypin 2 diabeteksen noususta, joka kehittyy, kun solut menettävät kykynsä käyttää insuliinia muuntamaan glukoosi tai verensokeri energiaksi.
Yhdysvalloissa on diagnosoitu noin 23,1 miljoonaa diabeteksen tapausta - suurin osa niistä on tyyppiä 2. Tämän taakan arvioidut vuotuiset kustannukset ylittävät 245 miljardia dollaria.
Mutta vaikka hoidot ovat edistyneet merkittävästi viime vuosina ja voivat vähentää merkittävästi komplikaatioiden riskiä, diabetes on edelleen seitsemäs johtava kuolinsyy Yhdysvalloissa.
Tätä taakkaa voitaisiin vähentää, jos useampi henkilö saavuttaisi lääkärien suosittelemat hoitotavoitteet. Asiantuntijat ehdottavat, että tarvitsemme parempia "hoitomalleja" ongelman ratkaisemiseksi.
Tällä hetkellä potilaiden on seurattava verensokeritasoja jokaisen aterian jälkeen ja reagoitava nopeasti mahdollisiin nousuun määrätyllä hoidolla.
Synteettinen biologia ja geenipiirit
Tutkijat kuvaavat synteettistä biologiaa ”fuusiona tekniikan ja biologian välillä”, joka on viime vuosina antanut tutkijoille mahdollisuuden suunnitella geenipiirejä biolääketieteellistä käyttöä varten.
Synteettiset geenipiirit ohjelmoivat solut uudelleen käyttämään olemassa olevia koneitaan tietyllä tavalla.
Yksi esimerkki tästä on sellaisten "molekyylikytkimien" kehittäminen, jotka pystyvät hallitsemaan tiukasti immuunisoluja tarjotakseen syövän hoidosta turvallisempaa ja tarkempaa.
Tutkijoilla on useita haasteita suunnitellessaan synteettisiä geenipiirejä. Näiden joukossa on oikean liipaisimen valinta, jotta piiri ei aktivoitu vahingossa, ja sen varmistaminen, että vaste rajoitetaan vaadittavaan eikä aiheuta sivuvaikutuksia.
Kofeiinin laukaisema peptidituotanto
Artikkelissa tutkijat kuvaavat, kuinka he loivat "täysin synteettiset reseptorit, jotka aistivat kofeiinin" tasoilla, jotka vastaavat tyypillisessä kahvikupissa olevia.
Reseptorit ovat proteiineja, jotka istuvat solujen pinnalla ja reagoivat vain kohdatessaan tietyn molekyylin, kuten lukkoon asetettu ainutlaatuinen avain. Tämä sitoutumistapa laukaisee tietyn reaktion solun sisällä.
Tässä laukaisu on kofeiini ja reaktio on "synteettisen ihmisen glukagonin kaltaisen peptidin 1" tuotanto, joka on yhdiste, jota käytetään tyypin 2 diabeteksen hoidossa veren glukoosipitoisuuden alentamiseksi.
Tutkimuksen kirjoittajat kutsuvat geneettistä piiriä "kofeiinilla stimuloiduksi edistyneeksi säätelijäksi (C-STAR)". He testasivat C-STARin asettamalla sen “suunnittelusoluihin”.
Tutkijat testasivat laboratoriossa C-STAR-solujen reaktion erilaisiin kofeiinilähteisiin ja annoksiin, mukaan lukien kaupalliset juomamerkit. He istuttivat myös solut hiiriin, jotka kasvatettiin tyypin 2 diabeteksen kehittymiseksi.
Parannettu glukoosin hallinta
Sekä solutesteissä että C-STAR-soluihin istutetuissa hiirissä kofeiinin läsnäolo laukaisi palautuvan ja annoksesta riippuvan muutoksen geeniekspressiossa.
Aluksi joukkue vain testasi laukaisun vaikutusta liittämällä sen "reportterigeeniin", joka koodasi proteiinia, jonka he voisivat testata.
Sitten tutkimusryhmä korvasi reportterigeenin geenillä, joka koodaa ”muokattua proteiinia, joka on kliinisesti lisensoitu” tyypin 2 diabeteksen hoitoon, joka on synteettinen ihmisen glukagonin kaltainen peptidi 1.
Käynnistyksen jälkeen piiri sai solut tuottamaan glukagonin kaltaista peptidiä 1. Hoidetuilla hiirillä oli "huomattavasti parempi" glukoosikontrolli verrattuna käsittelemättömiin verrokkiin.
"Hoito integroitu elämäntyyliin"
Tiimi ehdottaa, että yksi kofeiinin käytön liipaisun eduista on, että se on "myrkytöntä, halpaa ja sitä on vain tietyissä juomissa".
Uusi tutkimus osoittaa, että synteettisiin geenipiireihin perustuvia hoitoja on mahdollista "hienosäätää" reagoimaan jokapäiväisiin juomiin "kuten teeseen ja kahviin ilman lisäkemikaaleja", toteavat kirjoittajat.
Lisäksi "integroimalla hoito elämäntyyliin" tutkijat ehdottavat, että lähestymistapa voisi olla tapa saada potilaat noudattamaan helpommin hoito-ohjelmia, kuten he päättelevät:
"Hyödyntämällä rutiininomaisia kulttuuritottumuksia, tällaisiin järjestelmiin perustuvien terapioiden tulisi integroitua saumattomasti ihmisten elämäntapaan, ja siksi ne voivat olla avaintekijä, jolle uuden sukupolven henkilökohtainen lääketiede voi rakentaa."
