Diabetes jenis 2: Menggunakan kopi untuk 'kawalan glukosa'
Suatu hari, orang dengan diabetes jenis 2 mungkin dapat mengatur gula darah mereka dengan minum teh atau kopi, berkat biologi sintetik.
Para saintis di ETH Zurich di Switzerland telah merancang dan menguji rangkaian gen sintetik yang bertindak balas terhadap kepekatan minuman kafein.
Ini dapat dicapai dengan melepaskan sebatian kawalan glukosa yang digunakan untuk merawat diabetes jenis 2.
Para penyelidik memasukkan litar ke dalam sel dan menanamnya ke tikus diabetes.
Mereka menunjukkan bahawa pengambilan kopi menurunkan kadar glukosa darah sesuai dengan dos kafein yang berlainan.
Setelah kafein memasuki aliran darah tikus, ia mengaktifkan rangkaian gen sintetik, menyebabkannya melepaskan sebatian untuk menurunkan kadar glukosa.
Para penyelidik melaporkan penemuan mereka dalam makalah kajian yang diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal Komunikasi Alam.
Beban diabetes semakin meningkat di seluruh dunia
Diabetes adalah masalah kesihatan awam yang semakin meningkat yang mempengaruhi ratusan juta orang di seluruh dunia.
Wabak ini terutama disebabkan oleh peningkatan kadar diabetes jenis 2, keadaan yang berkembang apabila sel kehilangan kemampuan mereka untuk menggunakan insulin untuk mengubah glukosa, atau gula darah, menjadi tenaga.
Di Amerika Syarikat, kira-kira 23.1 juta kes diabetes telah didiagnosis - sebahagian besar dari mereka adalah jenis 2. Anggaran kos tahunan beban ini melebihi $ 245 bilion.
Tetapi walaupun rawatan telah berkembang dengan pesat sejak beberapa tahun kebelakangan ini dan dapat mengurangkan risiko komplikasi, diabetes masih menjadi penyebab kematian ketujuh di A.S.
Beban ini dapat dikurangkan jika lebih banyak individu mencapai sasaran rawatan yang disarankan oleh doktor mereka. Pakar menyarankan agar kita memerlukan "model perawatan" yang lebih baik untuk mengatasi masalah tersebut.
Pada masa ini, pesakit harus memantau kadar glukosa darah setelah setiap kali makan dan segera menanggapi setiap kenaikan dengan rawatan yang ditentukan.
Litar biologi dan gen sintetik
Para penyelidik menggambarkan biologi sintetik sebagai "perpaduan antara kejuruteraan dan biologi" yang, dalam beberapa tahun terakhir, telah memungkinkan para saintis untuk merancang rangkaian gen untuk penggunaan bioperubatan.
Litar gen sintetik memprogramkan semula sel untuk menggunakan mesin yang ada dengan cara tertentu.
Salah satu contohnya adalah pengembangan "pertukaran molekul" yang dapat mengendalikan sel-sel imun dengan ketat untuk menjadikan rawatan barah lebih selamat dan tepat.
Para saintis menghadapi sejumlah cabaran ketika merancang rangkaian gen sintetik. Antaranya ialah memilih pencetus yang betul supaya litar tidak diaktifkan secara tidak sengaja dan memastikan bahawa tindak balas terhad kepada yang diperlukan dan tidak menghasilkan kesan sampingan.
Penghasilan peptida yang dicetuskan oleh kafein
Dalam makalah tersebut, para saintis menerangkan bagaimana mereka mencipta "reseptor sintetik sepenuhnya yang merasakan kafein" pada tahap yang setara dengan yang terdapat dalam secawan kopi biasa.
Reseptor adalah protein yang duduk di permukaan sel dan bertindak balas hanya apabila mereka menemui molekul tertentu, seperti kunci unik yang dimasukkan ke dalam kunci. Tindakan mengikat ini mencetuskan reaksi khusus di dalam sel.
Di sini, pencetus adalah kafein dan reaksi adalah penghasilan "peptida 1 seperti sintetik manusia glukagon," yang merupakan sebatian yang digunakan dalam rawatan diabetes jenis 2 untuk menurunkan kadar glukosa dalam darah.
Penulis kajian menyebut rangkaian genetik sebagai "pengatur maju yang dirangsang dengan kafein (C-STAR)." Mereka menguji C-STAR dengan memasukkannya ke dalam "sel pereka."
Para penyelidik menguji tindak balas sel C-STAR terhadap pelbagai sumber dan dos kafein di makmal, termasuk minuman jenama komersial. Mereka juga menanamkan sel ke dalam tikus yang dibiakkan untuk menghidap diabetes jenis 2.
‘Kawalan glukosa yang lebih baik’
Dalam kedua-dua ujian sel dan tikus yang ditanamkan dengan sel C-STAR, kehadiran kafein mencetuskan perubahan ekspresi gen yang boleh dibalikkan dan bergantung pada dos.
Pada mulanya, pasukan baru saja menguji pengaruh pemicu dengan menghubungkannya ke "gen reporter" yang mengkodkan protein yang dapat mereka uji.
Kemudian pasukan penyelidik menggantikan gen wartawan dengan gen yang memberi kod untuk "protein rekayasa yang dilesenkan secara klinikal" untuk rawatan diabetes jenis 2, yang merupakan peptida 1 seperti glukagon manusia sintetik.
Setelah dipicu, rangkaian menyebabkan sel menghasilkan peptida seperti glukagon 1. Tikus yang dirawat menunjukkan kawalan glukosa "jauh lebih baik" dibandingkan dengan kawalan yang tidak dirawat.
‘Terapi yang disatukan dengan gaya hidup’
Pasukan menunjukkan bahawa salah satu kelebihan menggunakan kafein sebagai pencetus adalah bahawa ia adalah "tidak beracun, murah, dan hanya terdapat dalam minuman tertentu."
Kajian baru menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk "menyesuaikan" rawatan berdasarkan rangkaian gen sintetik untuk bertindak balas terhadap minuman sehari-hari "seperti teh dan kopi tanpa tambahan bahan kimia tambahan," kata penulis.
Lebih-lebih lagi, "dengan mengintegrasikan terapi dengan gaya hidup," para penyelidik menyarankan bahawa pendekatan tersebut dapat menjadi cara untuk membuat pasien mematuhi lebih mudah rejimen rawatan, seperti yang mereka simpulkan:
"Memanfaatkan kebiasaan budaya rutin, terapi berdasarkan sistem seperti itu dapat disatukan dengan lancar ke dalam gaya hidup orang, dan oleh itu dapat menjadi tonggak utama di mana generasi baru perubatan khusus dapat dibangun."
