Za trden dokaz koncepta je skupina znanstvenikov pod vodstvom Martina Fusseneggerja iz švicarske Višje tehnične šole v Zürichu (ETH) razvila sistem za zdravljenje sladkorne bolezni tipa 2 pri miših s pitjem obilnih količin kave. V resnici, ko živali pijejo kavo (ali katero koli drugo kofeinsko pijačo, kot je čaj), se v celicah, ki so implantirane mišim v trebušni votlini, vklopi umetni genetski sistem. To vodi do proizvodnje hormona, ki poveča proizvodnjo inzulina in s tem zniža raven sladkorja v krvi.
Znanstveniki ugotavljajo, da biologi, ki sodelujejo pri razvoju umetnih genetskih sistemov, že dolgo iščejo induktorje, ki bi lahko sprožili umetno genetiko. Toda prejšnje različice induktorjev so imele težave. Sem spadajo antibiotiki, ki lahko povzročijo odpornost na bakterije, in aditivi za živila, ki imajo lahko stranske učinke. Kofein ni strupen, poceni ga je izdelati in ga najdemo le v nekaterih pijačah, kot sta kava in čaj. Te pijače so zelo priljubljene, vsak dan pa popijo več kot dve milijardi skodelic kave.
Ključna sestavina sistema je beljakovina, ki se lahko odzove na prisotnost kofeina v krvnem obtoku. Da bi to naredili, so raziskovalci uporabili protitelesa, ki jih proizvede kamelino telo, ki lahko zaznajo kofein. V prisotnosti kofeina se to protitelo - aCaffVHH - veže na kofein in nato dimerizira. Z drugimi besedami, dve aCaffVHH se združita in stisneta kofeinsko molekulo. Raziskovalci so polovico beljakovin kombinirali z enim protitelesom, drugo polovico pa z drugim protitelesom, potem lahko protitelesa tvorijo popoln funkcionalni protein, ko se zmanjšajo. Tako so znanstveniki lahko ta protein aktivirali le s kofeinom, ki ga povzroča količina.
Na kofein je bil najbolj občutljiv sistem, ki je uporabljal regulator EpoR, ki postane aktiven, ko zmanjša in povzroči transkripcijski faktor, imenovan STAT3. Kot vsi transkripcijski faktorji, tudi STAT3 deluje tako, da veže posebne bite DNK, da nadzira ekspresijo genov.
Znanstveniki so v matičnih celicah konstruirali segment, ki veže STAT3, ki poganja gen, ki kodira sintetični človeški hormon, imenovan GLP-1, ali glukagonu podoben peptid-1. Ta hormon povzroči, da telo proizvaja svoj inzulin, kar posledično znižuje krvni sladkor. Sintetični GLP-1 velja za možno zdravljenje sladkorne bolezni tipa 2, pri kateri je visok krvni sladkor in premalo proizvodnje inzulina. Ta bolezen prizadene več kot 400 milijonov ljudi po vsem svetu.
Raziskovalci so te matične celice, ki proizvajajo GLP-1, pakirali v prepustno kapsulo in nato kapsulo postavili v telesno votlino miši z diabetesom tipa 2. Po dnevnih odmerkih kave pri diabetičnih miših je bila raven krvnega sladkorja podobna kot pri zdravih miših. Prav tako so imeli veliko višjo raven inzulina v krvi v primerjavi z diabetičnimi mišmi brez vsadka, ki proizvaja GLP-1.
Pomembno je upoštevati, da dnevni vnos kofeina pri miših ni povzročal težav, kot sta povečan srčni utrip ali nevarno nizek krvni sladkor. Raziskovalci so tudi ugotovili, da pijače brez kofeina ne aktivirajo sistema.
Znanstveniki so optimistični in celo predlagajo, da lahko z naknadno natančno nastavitvijo ustvarijo prilagojene sisteme, ki ustrezajo željam pacientov glede uživanja kofeina.
Promocijski video:
Rezultati raziskav so bili objavljeni v reviji Nature Communications.
Serg kajt
