Kontseptsiooni kindla tõestuse saamiseks töötas teadlaste meeskond, keda juhtis Šveitsi Zürichi kõrgemast tehnikumist Martin Fussenegger (ETH), süsteemi hiirtel II tüüpi diabeedi raviks, juues ohtralt kohvi. Tegelikult, kui loomad joovad kohvi (või mõnda muud kofeiiniga jooki, näiteks teed), lülitatakse kõhuõõnes hiirtele siirdatud rakkudes sisse kunstlik geneetiline süsteem. See viib hormooni tootmiseni, mis suurendab insuliini tootmist, alandades seeläbi veresuhkru taset.
Teadlased märgivad, et kunstliku geneetilise süsteemi väljatöötamisega seotud bioloogid on juba pikka aega otsinud selliseid induktoreid, mis võiksid käivitada kunstgeneetika. Kuid eelmistel induktorite versioonidel oli probleeme. Nende hulka kuuluvad antibiootikumid, mis võivad stimuleerida ravimite resistentsust bakterites, ja toidulisandid, millel võivad olla kõrvaltoimed. Kofeiin ei ole mürgine, seda on odav toota ja seda leidub ainult teatud jookides, nagu kohv ja tee. Need joogid on väga populaarsed ja üle maailma joob iga päev rohkem kui kaks miljardit tassi kohvi.
Süsteemi põhikomponent on see valk, mis võib reageerida kofeiini olemasolule vereringes. Selleks kasutasid teadlased kaameli keha toodetud antikehi, mis võimaldavad kofeiini tuvastada. Kofeiini juuresolekul seostub see antikeha - aCaffVHH - kofeiiniga ja seejärel dimeriseerub. Teisisõnu, kaks aCaffVHH-d ühinevad, pigistades kofeiinimolekuli kokku. Teadlased ühendasid poole valgust ühe antikehaga ja teise poole teise antikehaga, seejärel võivad antikehad moodustada täieliku funktsionaalse valgu, kui nad dimeriseeruvad. Seega said teadlased selle valgu aktiveerida ainult kofeiini indutseeritud dimerisatsiooni abil.
Kofeiini suhtes oli kõige tundlikum süsteem, mis kasutas EpoR regulaatorit, mis aktiveerub, kui see dimmeriseerub ja kutsub esile transkriptsioonifaktori nimega STAT3. Nagu kõik transkriptsioonifaktorid, funktsioneerib ka STAT3, seodes geeni ekspressiooni kontrollimiseks DNA spetsiifilisi bitte.
Teadlased konstrueerisid tüvirakkudesse STAT3-d siduva segmendi, mis juhib inimese sünteetilist hormooni GLP-1 või glükagoonisarnast peptiidi-1 kodeerivat geeni. See hormoon paneb keha tootma oma insuliini, mis omakorda alandab veresuhkrut. Sünteetilist GLP-1 peetakse II tüüpi diabeedi võimalikuks raviks, mille korral on kõrge veresuhkur ja ebapiisav insuliini tootmine. See haigus mõjutab üle 400 miljoni inimese kogu maailmas.
Teadlased pakkisid need GLP-1 tootvad tüvirakud läbilaskvasse kapslisse ja panid seejärel kapsli II tüüpi diabeediga hiirte kehaõõnde. Pärast igapäevaseid kohviannuseid diabeetilistel hiirtel oli veresuhkru tase sarnane tervete hiirte omaga. Neil oli ka palju kõrgem vereinsuliini tase võrreldes diabeetiliste hiirtega, kellel polnud GLP-1 tootvat implantaati.
Oluline on märkida, et igapäevane kofeiini tarbimine ei tekitanud hiirtel probleeme, nagu näiteks suurenenud pulss või ohtlikult madal veresuhkur. Teadlased märkisid ka, et kofeiinivabad joogid ei aktiveerinud süsteemi.
Teadlased on optimistlikud ja soovitavad isegi, et järgneva täpsustamisega saavad nad luua isikupärastatud süsteeme, mis vastavad iga patsiendi eelistustele kofeiini tarbimise osas.
Reklaamvideo:
Uurimistulemused avaldati ajakirjas Nature Communications.
Sergi tuulelohe
