Pentru o dovadă solidă a conceptului, o echipă de oameni de știință condusă de Martin Fussenegger de la Școala Superioară Tehnică Elvețiană din Zurich (ETH) a dezvoltat un sistem pentru tratarea diabetului de tip 2 la șoareci prin consumul de cantități abundente de cafea. De fapt, când animalele beau cafea (sau orice altă băutură cofeinizată, precum ceaiul), un sistem genetic artificial este activat în celulele implantate la șoareci în cavitatea abdominală. Aceasta duce la producerea unui hormon care crește producția de insulină, scăzând astfel nivelul de zahăr din sânge.
Oamenii de știință remarcă faptul că biologii implicați în dezvoltarea sistemelor genetice artificiale caută de mult timp astfel de inductori care ar putea declanșa genetica artificială. Însă versiunile anterioare ale inductorilor au avut probleme. Acestea includ antibiotice, care pot stimula rezistența la medicamente în bacterii și la aditivi alimentari care pot avea reacții adverse. Cofeina este non-toxică, ieftină de fabricat și se găsește doar în anumite băuturi, cum ar fi cafeaua și ceaiul. Aceste băuturi sunt foarte populare și peste două miliarde de cești de cafea se beau în fiecare zi în întreaga lume.
O componentă cheie a sistemului este acea proteină care poate răspunde la prezența cofeinei în fluxul sanguin. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au folosit anticorpi produși de corpul cămilei care pot detecta cofeina. În prezența cofeinei, acest anticorp - aCaffVHH - se leagă de cofeină și apoi se dimerizează. Cu alte cuvinte, două aCaffVHH se unesc, ciupind molecula de cofeină. Cercetătorii au combinat jumătate din proteină cu un anticorp, iar cealaltă jumătate cu un al doilea anticorp, apoi anticorpii pot forma o proteină funcțională completă atunci când se dimerizează. Astfel, oamenii de știință nu au putut activa această proteină decât cu dimerizarea indusă de cofeină.
Cel mai sensibil la cofeină a fost sistemul care a folosit regulatorul EpoR, care devine activ atunci când dimerizează și induce un factor de transcripție numit STAT3. Ca toți factorii de transcripție, STAT3 funcționează prin legarea biților specifici de ADN pentru a controla exprimarea genelor.
Oamenii de știință au conceput un segment care leagă STAT3 în celulele stem care conduce o genă care codifică un hormon sintetic uman numit GLP-1, sau peptida-1 asemănătoare glucagonului. Acest hormon determină organismul să-și producă propria insulină, care la rândul său scade glicemia. GLP-1 sintetic este considerat un tratament potențial pentru diabetul de tip 2, în care există zahăr ridicat în sânge și producție insuficientă de insulină. Această boală afectează peste 400 de milioane de oameni din întreaga lume.
Cercetătorii au ambalat aceste celule stem producătoare de GLP-1 într-o capsulă permeabilă, apoi au plasat capsula în cavitatea corpului de șoareci cu diabet zaharat de tip 2. După doze zilnice de cafea la șoareci diabetici, nivelul de zahăr din sânge a fost similar cu cel al șoarecilor sănătoși. Au avut, de asemenea, un nivel mult mai ridicat de insulină din sânge în comparație cu șoarecii diabetici fără un implant producător GLP-1.
Este important de menționat că aportul zilnic de cofeină nu a cauzat probleme la șoareci, cum ar fi o frecvență cardiacă crescută sau un nivel redus de zahăr din sânge periculos. Cercetătorii au remarcat, de asemenea, că băuturile decofeinizate nu au activat sistemul.
Oamenii de știință sunt optimiști și chiar sugerează că, prin reglarea fină ulterioară, pot crea sisteme personalizate care să corespundă preferințelor fiecărui pacient pentru consumul de cofeină.
Video promotional:
Rezultatele cercetării au fost publicate în Nature Communications.
Serg zmeu
