За солидно доказателство за концепцията екип от учени, ръководен от Мартин Fussenegger от Швейцарското висше техническо училище в Цюрих (ETH), разработи система за лечение на диабет тип 2 при мишки чрез пиене на обилно количество кафе. Всъщност, когато животните пият кафе (или друга напитка с кофеин, като чай), изкуствена генетична система се включва в клетки, имплантирани на мишки в коремната кухина. Това води до производството на хормон, който увеличава производството на инсулин, като по този начин понижава нивата на кръвната захар.
Учените отбелязват, че биолозите, участващи в разработването на изкуствени генетични системи, отдавна търсят такива индуктори, които биха могли да задействат изкуствената генетика. Но предишните версии на индукторите имаха проблеми. Те включват антибиотици, които могат да стимулират лекарствената резистентност при бактерии и хранителни добавки, които могат да имат странични ефекти. Кофеинът е нетоксичен, евтин за производство и се намира само в определени напитки като кафе и чай. Тези напитки са много популярни и всеки ден по целия свят се пият повече от два милиарда чаши кафе.
Ключов компонент на системата е този протеин, който може да отговори на наличието на кофеин в кръвообращението. За да направите това, изследователите използвали антитела, произведени от тялото на камилата, които могат да открият кофеин. В присъствието на кофеин това антитяло - aCaffVHH - се свързва с кофеина и след това се димеризира. С други думи, две aCaffVHH се съединяват заедно, притискайки молекулата кофеин заедно. Изследователите комбинирали половината от протеина с едно антитяло, а другата половина с второ антитяло, тогава антителата могат да образуват пълен функционален протеин, когато се димеризират. По този начин учените биха могли да активират този протеин само с индуцирана от кофеин димеризация.
Най-чувствителната към кофеина беше системата, която използва регулатора на EpoR, който става активен, когато димеризира и индуцира транскрипционен фактор, наречен STAT3. Както всички транскрипционни фактори, STAT3 функционира чрез свързване на специфични битове на ДНК, за да контролира генната експресия.
Учените конструираха STAT3-свързващ сегмент в стволови клетки, който задвижва ген, кодиращ синтетичен човешки хормон, наречен GLP-1, или глюкагон-подобен пептид-1. Този хормон кара тялото да произвежда собствен инсулин, който от своя страна понижава кръвната захар. Синтетичният GLP-1 се счита за потенциално лечение на диабет тип 2, при който има висока кръвна захар и недостатъчно производство на инсулин. Това заболяване засяга повече от 400 милиона души по света.
Изследователите опаковаха тези произвеждащи GLP-1 стволови клетки в пропусклива капсула и след това поставиха капсулата в телесната кухина на мишки с диабет тип 2. След дневните дози кафе при диабетни мишки, нивата на кръвната захар бяха подобни на тези на здрави мишки. Те също са имали много по-високи нива на инсулин в кръвта в сравнение с диабетни мишки без имплантат, произвеждащ GLP-1.
Важно е да се отбележи, че ежедневният прием на кофеин не е създал проблеми при мишките, като повишена сърдечна честота или опасно ниска кръвна захар. Изследователите също така отбелязват, че безкофеиновите напитки не активират системата.
Учените са оптимисти и дори предполагат, че с последваща фина настройка могат да създадат персонализирани системи, които да съответстват на предпочитанията на всеки пациент към консумацията на кофеин.
Промоционално видео:
Резултатите от изследванията бяха публикувани в Nature Communications.
Серг кайт