Cercetătorii de la Universitatea Tufts, statul Massachusetts, au transplantat celule pancreatice beta modificate la şoareci de laborator diabetici, apoi au făcut ca celulele să producă de două-trei ori mai multă insulină decât nivelul normal prin expunerea lor la lumină.
Aceste celulele care se schimbă la lumină sunt proiectate pentru a compensa producţia scăzută de insulină sau răspunsul redus al insulinei în cazul indivizilor diabetici. Studiul, publicat în ”ACS Synthetic Biology” arată că nivelurile glucozei pot fi controlate la şoarecii de laborator cu diabet fără intervenţii farmacologice.
Insulina este un hormon cu rol central în controlarea precisă a nivelurilor glucozei circulante, combustibilul esenţial folosit de celule. Diabetul afectează mai mult de 30 de milioane de americani, conform Centrului pentru Prevenirea şi Controlul Bolilor (CDC).
În cazul diabetului de tip 2, cea mai comună formă a bolii, celulele corpului devin ineficiente în ceea ce priveşte răspunsul la insulină şi drept consecinţă, glucoza circulantă poate deveni periculos de ridicată (hiperglicemie), în timp ce pancreasul nu poate produce suficientă insulină pentru a compensa.
În cazul diabetului de tip 1, celulele beta, singurele celule din corp care produc insulină, sunt distruse de sistemul imunitar, ceea ce rezultă în lipsa totală a hormonului.
Tratamentele din prezent includ administrarea substanţelor ce pot spori producţia de insulină de către celulele beta pancreatice, sau injectarea directă a insulinei pentru a suplimenta producţia naturală. În ambele cazuri, reglarea glucozei din sânge devine un proces manual, intervenţiile cu substanţe sau insulină fiind efectuate după citiri periodice ale nivelurilor de glucoză, ceea ce poate duce la efecte dăunătoare pe termen lung.
Cercetătorii au vrut să dezvolte o nouă metodă pentru a amplifica producţia de insulină în acelaşi timp cu menţinerea legăturii importante în timp real dintre eliberarea insulinei şi concentraţia glucozei din fluxul sanguin.
În acest scop au folosit optogenetica, o abordare bazată pe proteinele ce îşi schimbă activitatea în funcţie de lumină. Celulele beta pancreatice au fost modificate cu o genă ce codifică enzima fotoactivabilă adenilat-ciclază (PAC), care produce molecula monofosfat ciclic de adenozină (cAMP) atunci când este expusă la lumină albastră, ceea ce în schimb sporeşte producţia insulinei stimulată de glucoză în celulele beta.
Producţia de insulină poate creşte de 2 sau 3 ori, dar doar atunci când cantitatea de glucoză din sânge este ridicată. Acest lucru evită un efect comun al tratamentelor pentru diabet ce poate supracompensa expunerea la insulină şi poate cauza un nivel foarte scăzut, dăunător, al zahărului în sânge (hipoglicemie).
Oamenii de ştiinţă au descoperit că transplantarea celulelor beta pancreatice modificate sub pielea şoarecilor diabetici a dus la o toleranţă şi reglare îmbunătăţită a glucozei, hiperglicemie redusă şi niveluri ridicate de insulină în plasmă atunci când au fost expuşi la lumină albastră.
”Prin această metodă, putem ajuta la controlarea şi menţinerea mai bună a nivelurilor corespunzătoare de glucoză fără intervenţii farmacologice. Celulele produc insulină natural şi circuitele lor de reglementare funcţionează la fel, doar sporim cantitatea cAMP în celulele beta pentru a le face să producă mai multă insulină doar atunci când este nevoie”, a spus autorul corespondent al studiului Emmanuel Tzanakakis, profesor de inginerie chimică şi biologică la School of Engineering de la Tufts University, citat de sciencedaily.com.
Lumina albastră doar ”apasă butonul” pentru a trece de la modul normal la modul sporit. Aceste abordări optogenetice care folosesc proteine ce se pot activa la lumină pentru modularea funcţiei celulare sunt explorate în multe sisteme biologice şi au ajutat la eforturile pentru dezvoltarea unui nou tip de tratamente.
