Untuk bukti konsep yang kukuh, sekumpulan saintis yang diketuai oleh Martin Fussenegger dari Sekolah Tinggi Teknik Tinggi Switzerland Zurich (ETH) mengembangkan sistem untuk merawat diabetes jenis 2 pada tikus dengan meminum banyak kopi. Sebenarnya, ketika haiwan minum kopi (atau minuman berkafein lain, seperti teh), sistem genetik buatan dihidupkan pada sel yang ditanamkan pada tikus di rongga perut. Ini membawa kepada pengeluaran hormon yang meningkatkan pengeluaran insulin, sehingga menurunkan kadar gula dalam darah.
Para saintis menyatakan bahawa ahli biologi yang terlibat dalam pengembangan sistem genetik buatan telah lama mencari induktor yang boleh mencetuskan genetik buatan. Tetapi versi induktor sebelumnya mempunyai masalah. Ini termasuk antibiotik, yang dapat merangsang daya tahan dadah dalam bakteria, dan bahan tambahan makanan yang boleh memberi kesan sampingan. Kafein tidak beracun, murah untuk dihasilkan, dan hanya terdapat dalam minuman tertentu seperti kopi dan teh. Minuman ini sangat popular, dan lebih dari dua bilion cawan kopi diminum setiap hari di seluruh dunia.
Komponen utama sistem ini ialah protein yang dapat bertindak balas terhadap kehadiran kafein dalam aliran darah. Untuk melakukan ini, para penyelidik menggunakan antibodi yang dihasilkan oleh badan unta yang dapat mengesan kafein. Dengan adanya kafein, antibodi ini - aCaffVHH - mengikat kafein dan kemudian dimerimasi. Dengan kata lain, dua aCaffVHH bergabung, mencubit molekul kafein bersama. Para penyelidik menggabungkan separuh protein dengan satu antibodi, dan separuh lagi dengan antibodi kedua, maka antibodi dapat membentuk protein berfungsi lengkap ketika mereka dimerimasi. Oleh itu, saintis hanya dapat mengaktifkan protein ini dengan dimerisasi yang disebabkan oleh kafein.
Yang paling sensitif terhadap kafein adalah sistem yang menggunakan pengatur EpoR, yang menjadi aktif ketika dimerimasi dan mendorong faktor transkripsi yang disebut STAT3. Seperti semua faktor transkripsi, STAT3 berfungsi dengan mengikat bit DNA tertentu untuk mengawal ekspresi gen.
Para saintis membina segmen pengikat STAT3 dalam sel induk yang mendorong gen yang menyandikan hormon manusia sintetik yang disebut GLP-1, atau peptida-1 seperti glukagon. Hormon ini menyebabkan tubuh menghasilkan insulin sendiri, yang seterusnya menurunkan gula darah. GLP-1 sintetik dianggap sebagai rawatan berpotensi untuk diabetes jenis 2, di mana terdapat gula darah tinggi dan pengeluaran insulin yang tidak mencukupi. Penyakit ini menyerang lebih daripada 400 juta orang di seluruh dunia.
Para penyelidik memasukkan sel-sel induk penghasil GLP-1 ini ke dalam kapsul telap dan kemudian meletakkan kapsul di rongga badan tikus dengan diabetes jenis 2. Selepas dos kopi setiap hari pada tikus diabetes, kadar gula darah serupa dengan tikus yang sihat. Mereka juga mempunyai kadar insulin darah yang jauh lebih tinggi berbanding tikus diabetes tanpa implan penghasil GLP-1.
Penting untuk diperhatikan bahawa pengambilan kafein setiap hari tidak menimbulkan masalah pada tikus, seperti peningkatan kadar jantung atau gula darah yang rendah. Para penyelidik juga menyatakan bahawa minuman tanpa kafein tidak mengaktifkan sistem.
Para saintis optimis dan bahkan menyarankan bahawa, dengan penyesuaian seterusnya, mereka dapat membuat sistem yang diperibadikan agar sesuai dengan pilihan setiap pesakit untuk pengambilan kafein.
Video promosi:
Hasil penyelidikan diterbitkan dalam Nature Communications.
Serg layang-layang