For et solidt bevis på konceptet udviklede et team af videnskabsfolk ledet af Martin Fussenegger fra den schweiziske højere tekniske skole i Zürich (ETH) et system til behandling af type 2-diabetes hos mus ved at drikke rigelige mængder kaffe. Faktisk, når dyr drikker kaffe (eller enhver anden koffeinholdig drik, såsom te), tændes et kunstigt genetisk system i celler, der er implanteret i mus i mavehulen. Dette fører til produktionen af et hormon, der øger insulinproduktionen og derved sænker blodsukkerniveauet.
Forskere bemærker, at biologer, der er involveret i udviklingen af kunstige genetiske systemer, længe har været på udkig efter sådanne induktorer, der kunne udløse kunstig genetik. Men de tidligere versioner af induktorerne havde problemer. Disse inkluderer antibiotika, som kan stimulere medikamentresistens i bakterier, og til fødevaretilsætningsstoffer, der kan have bivirkninger. Koffein er ikke-giftigt, billigt at fremstille og findes kun i visse drikkevarer som kaffe og te. Disse drinks er meget populære, og der drikkes mere end to milliarder kopper kaffe hver dag rundt om i verden.
En nøglekomponent i systemet er det protein, der kan reagere på tilstedeværelsen af koffein i blodbanen. For at gøre dette brugte forskerne antistoffer produceret af kamelens krop, der kan påvise koffein. I nærvær af koffein binder dette antistof - aCaffVHH - sig til koffein og dimeriseres derefter. Med andre ord går to aCaffVHH'er sammen og klemmer koffeinmolekylet sammen. Forskerne kombinerede halvdelen af proteinet med et antistof og den anden halvdel med et andet antistof, så kan antistofferne danne et komplet funktionelt protein, når de dimerer. Forskere kunne således kun aktivere dette protein med koffeininduceret dimerisering.
Det mest følsomme over for koffein var systemet, der brugte EpoR-regulatoren, som bliver aktiv, når den dimerer og inducerer en transkriptionsfaktor kaldet STAT3. Som alle transkriptionsfaktorer fungerer STAT3 ved at binde specifikke bits af DNA til at kontrollere genekspression.
Forskere konstruerede et STAT3-bindende segment i stamceller, der driver et gen, der koder for et syntetisk humant hormon kaldet GLP-1, eller glukagonlignende peptid-1. Dette hormon får kroppen til at producere sit eget insulin, hvilket igen sænker blodsukkeret. Syntetisk GLP-1 betragtes som en potentiel behandling af type 2-diabetes, hvor der er højt blodsukker og utilstrækkelig insulinproduktion. Denne sygdom rammer mere end 400 millioner mennesker over hele verden.
Forskerne pakket disse GLP-1-producerende stamceller i en permeabel kapsel og placerede derefter kapslen i kropshulen hos mus med type 2-diabetes. Efter daglige doser kaffe i diabetiske mus svarede blodsukkerniveauet til dem hos sunde mus. De havde også meget højere blodinsulinniveauer sammenlignet med diabetiske mus uden et GLP-1-producerende implantat.
Det er vigtigt at bemærke, at det daglige indtag af koffein ikke medførte problemer hos musene, såsom en forhøjet hjerterytme eller farligt lavt blodsukker. Forskerne bemærkede også, at koffeinfri drikke ikke aktiverede systemet.
Forskere er optimistiske og antyder endda, at de med efterfølgende finjustering kan oprette personaliserede systemer, der matcher hver patients præferencer for koffeinforbrug.
Salgsfremmende video:
Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Nature Communications.
Serg drage