Инсулин заставили вырабатываться под действием света

На сегодняшний день диабет является одним из самых распространённых заболеваний. Пациентам с таким недугом необходимо тщательно следить за своим здоровьем и контролировать уровни инсулина и глюкозы в крови. Многим больным приходится прибегать к регулярным инъекциям инсулина. Исследователи из Университета Тафтса придумали, как облегчить этот процесс и избавить больных от фармакологического вмешательства, а доставку инсулина организовать фактически "по требованию" и при помощи синего света.

Напомним, что диабет разделяется на два основных типа: первый и второй. (Впрочем, не все согласны с такой классификацией).

Первый тип диабета является аутоиммунным заболеванием и диагностируется у 10-15% от общего числа пациентов. При нём инсулин (гормон, регулирующий уровень глюкозы в крови) не вырабатывается или его синтезируется очень мало. Обычно такое состояние выявляется в детском возрасте (но порой диагноз ставят ошибочно).

Более распространённая форма – это диабет второго типа, который обнаруживается у 85-90% больных. Он возникает в результате нарушения взаимодействия инсулина с клетками тканей.

Поясним, что за выработку инсулина отвечают бета-клетки в поджелудочной железе. Инсулин выбрасывается непосредственно в кровеносную систему, когда глюкозы в ней становится слишком много.

Но пациентам с диабетом необходимо постоянно следить за уровнем глюкозы в крови и самим повышать уровень инсулина по мере необходимости. Для этого приходится делать инъекции гормона или же принимать специальные препараты, которые усиливают его выработку бета-клетками.

В рамках недавней работы специалисты из США спроектировали бета-клетки, способные производить инсулин по требованию, а именно под воздействием синего света. Оптогенетический подход учёных основан на белках, которые активируются светом.

В такие клетки был внедрён ген, который кодирует фермент под названием фотоактивируемая аденилатциклаза. Синий свет активирует фермент и заставляет клетку производить молекулу под названием циклический аденозинмонофосфат.

В свою очередь, эта молекула заставляет бета-клетку производить большее количество инсулина, но только в случае высокого уровня глюкозы в крови. В противном случае выработка инсулина остаётся низкой. Это позволяет избежать гипогликемии – распространённого осложнения при лечении диабета.

Чтобы проверить эффективность нового подхода, учёные имплантировали спроектированные ими бета-клетки под кожу мышей, имевших похожее на диабет состояние. Такая операция привела к улучшению регуляции глюкозы в крови, снижению гипергликемии и повышению уровня инсулина в плазме крови грызунов.

В среднем спроектированные бета-клетки вырабатывали в два-три раза больше инсулина при сочетании двух факторов: воздействия синего света и высокого уровня глюкозы. Если специалисты использовали синий свет, когда уровень глюкозы был низким, то скачка инсулина не наблюдалось, что указывает на правильную работу всей системы.

По словам автора работы Эммануэля Тзанакакиса (Emmanuel Tzanakakis), такой подход может помочь лучше контролировать и поддерживать нужный уровень глюкозы без фармакологического вмешательства.

Результаты исследования указали на перспективность такого лечения диабета при помощи имплантированных бета-клеток: либо искусственных, либо тех, что могут быть получены из стволовых клеток самого пациента ("Вести.Наука" рассказывали о таких работах).

Как предполагают учёные, крошечные источники света могут быть встроены в тело пациента рядом с бета-клетками, что позволит медикам запускать их дистанционно, когда это будет необходимо. Или же они смогут быть автоматически активированы датчиком глюкозы.

Но исследователям предстоит проделать ещё немало работы, прежде чем этот тип терапии можно будет опробовать на людях. Хотя недавняя работа, несомненно, стала важным шагом в этом направлении.

Более подробная информация об исследовании опубликована в издании ACS Synthetic Biology.

К слову, ранее учёные выяснили, что организм способен вылечиться от диабета, но только "при определённых настройках".

Кроме того, авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об альтернативных способах лечения диабета, например, безболезненных капсулах с микроиглами, которые обещают заменить традиционные инъекции инсулина. Писали мы и о том, что может защитить от этого распространённого заболевания.