Za čvrst dokaz koncepta, tim znanstvenika pod vodstvom Martina Fusseneggera iz švicarske Visoke tehničke škole u Zürichu (ETH) razvio je sustav za liječenje dijabetesa tipa 2 kod miševa ispijanjem obilnih količina kave. U stvari, kad životinje piju kavu (ili bilo koji drugi napitak s kofeinom, poput čaja), u stanicama implantiranim miševima u trbušnoj šupljini uključuje se umjetni genetski sustav. To dovodi do stvaranja hormona koji povećava proizvodnju inzulina i time snižava razinu šećera u krvi.
Znanstvenici primjećuju da biolozi koji su uključeni u razvoj umjetnih genetskih sustava već dugo traže takve induktore koji bi mogli pokrenuti umjetnu genetiku. Ali prethodne verzije induktora imale su problema. Tu se ubrajaju antibiotici koji mogu potaknuti rezistenciju na lijekove u bakterijama i na aditive u hrani koji mogu imati nuspojave. Kofein je netoksičan, jeftin za proizvodnju, a nalazi se samo u određenim napicima poput kave i čaja. Ova su pića vrlo popularna, a širom svijeta se popiju više od dvije milijarde šalica kave svaki dan.
Ključna komponenta sustava je protein koji može reagirati na prisutnost kofeina u krvotoku. Da bi to učinili, istraživači su koristili antitijela proizvedena od kamelijevog tijela koja mogu otkriti kofein. U prisutnosti kofeina, ovo antitijelo - aCaffVHH - veže se na kofein, a zatim se dimerizira. Drugim riječima, dvije aCaffVHH udružuju se, spajajući molekulu kofeina. Istraživači su kombinirali polovinu proteina s jednim antitijelom, a drugu polovicu s drugim antitijelom, tada antitijela mogu formirati potpuni funkcionalni protein kad se dimeriziraju. Dakle, znanstvenici su ovaj protein mogli aktivirati samo dimerizacijom izazvanom kofeinom.
Najosjetljiviji na kofein bio je sustav koji je koristio regulator epoR-a, koji postaje aktivan kada dimerizira i inducira faktor transkripcije nazvan STAT3. Kao i svi faktori transkripcije, STAT3 funkcionira vezanjem određenih komada DNA za kontrolu ekspresije gena.
Znanstvenici su konstruirali segment koji povezuje STAT3 u matičnim stanicama koje pokreću gen koji kodira sintetički ljudski hormon nazvan GLP-1, ili peptid-1 sličan glukagonu. Ovaj hormon tjera tijelo da proizvodi vlastiti inzulin, što zauzvrat snižava šećer u krvi. Sintetički GLP-1 smatra se potencijalnim liječenjem dijabetesa tipa 2, u kojem postoji visok šećer u krvi i nedovoljna proizvodnja inzulina. Ova bolest pogađa više od 400 milijuna ljudi širom svijeta.
Istraživači su spakirali ove matične stanice koje proizvode GLP-1 u propusnu kapsulu, a zatim su postavili kapsulu u tjelesnu šupljinu miševa sa dijabetesom tipa 2. Nakon dnevnih doza kave u miševa s dijabetesom, razina šećera u krvi bila je slična onima u zdravih miševa. Oni su također imali puno više razine inzulina u krvi u usporedbi s dijabetičnim miševima bez implantata koji proizvodi GLP-1.
Važno je napomenuti da dnevni unos kofeina nije uzrokovao probleme kod miševa, poput povećane brzine otkucaja srca ili opasno niskog šećera u krvi. Istraživači su također primijetili da pića bez kofeina ne aktiviraju sustav.
Znanstvenici su optimistični i čak predlažu da naknadnim usavršavanjem mogu stvoriti personalizirane sustave koji će odgovarati preferencijama svakog pacijenta prema konzumaciji kofeina.
Promotivni video:
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Communications.
Sergijski zmaj
