Bệnh tiểu đường loại 2: Sử dụng cà phê để 'kiểm soát đường huyết'
Một ngày nào đó, những người mắc bệnh tiểu đường loại 2 có thể điều chỉnh lượng đường trong máu của họ bằng cách uống trà hoặc cà phê, nhờ vào sinh học tổng hợp.
Các nhà khoa học tại ETH Zurich ở Thụy Sĩ đã thiết kế và thử nghiệm một mạch gen tổng hợp phản ứng với nồng độ caffeine trong đồ uống.
Nó đạt được điều này bằng cách giải phóng một hợp chất kiểm soát glucose được sử dụng để điều trị bệnh tiểu đường loại 2.
Các nhà nghiên cứu đã đưa mạch vào các tế bào và cấy chúng vào những con chuột mắc bệnh tiểu đường.
Họ chỉ ra rằng uống cà phê làm giảm lượng đường huyết tương ứng với các liều lượng caffein khác nhau.
Khi caffeine đã đi vào máu của chuột, nó sẽ kích hoạt mạch gen tổng hợp, khiến nó giải phóng hợp chất để làm giảm mức đường huyết.
Các nhà nghiên cứu báo cáo phát hiện của họ trong một bài báo nghiên cứu được xuất bản gần đây trên tạp chí Nature Communications.
Gánh nặng bệnh tiểu đường đang gia tăng trên toàn thế giới
Bệnh tiểu đường là một vấn đề sức khỏe cộng đồng đang gia tăng ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên toàn thế giới.
Dịch chủ yếu là do tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường loại 2 ngày càng tăng, một tình trạng phát triển khi các tế bào mất khả năng sử dụng insulin để chuyển đổi glucose, hoặc đường trong máu, thành năng lượng.
Tại Hoa Kỳ, khoảng 23,1 triệu trường hợp mắc bệnh tiểu đường đã được chẩn đoán - phần lớn trong số đó là loại 2. Chi phí ước tính hàng năm cho gánh nặng này vượt quá 245 tỷ đô la.
Nhưng mặc dù các phương pháp điều trị đã tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây và có thể làm giảm đáng kể nguy cơ biến chứng, bệnh tiểu đường vẫn là nguyên nhân gây tử vong đứng hàng thứ bảy ở Hoa Kỳ.
Gánh nặng này có thể được giảm bớt nếu có nhiều người đạt được các mục tiêu điều trị do bác sĩ của họ đề nghị. Các chuyên gia đề xuất rằng chúng ta cần có những “mô hình chăm sóc” tốt hơn để giải quyết vấn đề.
Hiện tại, bệnh nhân phải theo dõi nồng độ đường huyết sau mỗi bữa ăn và xử lý kịp thời khi có sự gia tăng khi điều trị theo chỉ định.
Sinh học tổng hợp và mạch gen
Các nhà nghiên cứu mô tả sinh học tổng hợp là “sự kết hợp giữa kỹ thuật và sinh học”, trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã cho phép các nhà khoa học tạo ra các mạch gen để sử dụng trong y sinh.
Các mạch gen tổng hợp lập trình lại các tế bào để sử dụng bộ máy hiện có của chúng theo một cách cụ thể.
Một ví dụ về điều này là sự phát triển của "công tắc phân tử" có thể kiểm soát chặt chẽ các tế bào miễn dịch nhằm giúp điều trị ung thư an toàn hơn và chính xác hơn.
Các nhà khoa học phải đối mặt với một số thách thức khi thiết kế mạch gen tổng hợp. Trong số này là chọn đúng bộ kích hoạt để mạch không bị kích hoạt do nhầm lẫn và đảm bảo rằng phản ứng được giới hạn ở mức được yêu cầu và không tạo ra tác dụng phụ.
Sản xuất peptide kích hoạt caffeine
Trong bài báo, các nhà khoa học mô tả cách họ tạo ra "các thụ thể tổng hợp hoàn toàn cảm nhận được caffeine" ở mức độ tương đương với các thụ thể có trong một tách cà phê điển hình.
Receptor là các protein nằm trên bề mặt tế bào và chỉ phản ứng khi chúng gặp một phân tử cụ thể, giống như một chiếc chìa khóa duy nhất được lắp vào ổ khóa. Hành động liên kết này kích hoạt một phản ứng cụ thể bên trong tế bào.
Ở đây, chất kích hoạt là caffein và phản ứng là sản xuất “peptit 1 giống glucagon tổng hợp ở người”, đây là một hợp chất được sử dụng trong điều trị bệnh tiểu đường loại 2 để làm giảm nồng độ glucose trong máu.
Các tác giả nghiên cứu gọi mạch di truyền là “bộ điều chỉnh nâng cao được kích thích bởi caffeine (C-STAR).” Họ đã thử nghiệm C-STAR bằng cách chèn nó vào “các ô thiết kế”.
Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra phản ứng của các tế bào C-STAR với các nguồn và liều lượng caffeine khác nhau trong phòng thí nghiệm, bao gồm cả các nhãn hiệu đồ uống thương mại. Họ cũng cấy các tế bào này vào những con chuột được lai tạo để phát triển bệnh tiểu đường loại 2.
'Kiểm soát đường huyết được cải thiện'
Trong cả các thử nghiệm tế bào và những con chuột được cấy tế bào C-STAR, sự hiện diện của caffeine gây ra sự thay đổi có thể đảo ngược và phụ thuộc vào liều lượng trong biểu hiện gen.
Lúc đầu, nhóm nghiên cứu chỉ kiểm tra tác động của trình kích hoạt bằng cách liên kết nó với “gen báo cáo” mã hóa cho một loại protein mà họ có thể kiểm tra.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã thay thế gen báo cáo bằng một gen mã hóa cho “một loại protein được thiết kế đã được cấp phép lâm sàng” để điều trị bệnh tiểu đường loại 2, đó là peptit 1 giống glucagon ở người tổng hợp.
Sau khi được kích hoạt, mạch này khiến các tế bào tạo ra peptide giống glucagon 1. Những con chuột được điều trị cho thấy khả năng kiểm soát glucose “cải thiện đáng kể” so với những con đối chứng không được điều trị.
'Liệu pháp tích hợp với lối sống'
Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng một trong những lợi thế của việc sử dụng caffeine làm chất kích thích là nó “không độc hại, rẻ tiền và chỉ có trong các loại đồ uống cụ thể”.
Nghiên cứu mới cho thấy có thể "tinh chỉnh" các phương pháp điều trị dựa trên các mạch gen tổng hợp để phản ứng với đồ uống hàng ngày "chẳng hạn như trà và cà phê mà không cần bổ sung bất kỳ hóa chất bổ sung nào", các tác giả lưu ý.
Hơn nữa, “bằng cách tích hợp liệu pháp với lối sống”, các nhà nghiên cứu gợi ý rằng phương pháp này có thể là một cách giúp bệnh nhân dễ dàng tuân thủ các phác đồ điều trị hơn, như họ kết luận:
“Tận dụng các thói quen văn hóa thông thường, các liệu pháp dựa trên các hệ thống như vậy sẽ tích hợp một cách liền mạch vào lối sống của con người và do đó có thể là một trụ cột chính mà dựa trên đó thế hệ y học cá nhân hóa mới có thể xây dựng.
