제 2 형 당뇨병 : '포도당 조절'을 위해 커피 사용
언젠가 제 2 형 당뇨병 환자는 합성 생물학 덕분에 차나 커피를 마시면서 혈당을 조절할 수있을 것입니다.
스위스 ETH 취리히의 과학자들은 카페인의 음료 농도에 반응하는 합성 유전자 회로를 설계하고 테스트했습니다.
제 2 형 당뇨병 치료에 사용되는 포도당 조절 화합물을 방출함으로써이를 달성합니다.
연구원들은 회로를 세포에 삽입하고 당뇨병 쥐에 이식했습니다.
그들은 커피 섭취가 카페인의 다른 복용량에 따라 혈당 수치를 낮추는 것을 보여주었습니다.
카페인이 생쥐의 혈류에 들어가면 합성 유전자 회로를 활성화하여 화합물을 방출하여 포도당 수치를 낮 춥니 다.
연구진은 최근 저널에 발표 된 연구 논문에서 발견 한 내용을보고합니다. 네이처 커뮤니케이션.
전 세계적으로 당뇨병 부담이 증가하고 있습니다.
당뇨병은 전 세계적으로 수억 명의 사람들에게 영향을 미치는 증가하는 공중 보건 문제입니다.
전염병은 주로 세포가 인슐린을 사용하여 포도당 또는 혈당을 에너지로 전환하는 능력을 잃을 때 발생하는 상태 인 제 2 형 당뇨병의 증가율 때문입니다.
미국에서는 약 2,310 만 건의 당뇨병이 진단되었습니다. 대부분은 2 형입니다.이 부담으로 인한 연간 예상 비용은 2,450 억 달러를 초과합니다.
그러나 치료법이 최근 몇 년 동안 상당히 발전하고 합병증의 위험을 크게 줄일 수 있지만 당뇨병은 여전히 미국에서 7 번째 주요 사망 원인입니다.
더 많은 개인이 의사가 권장하는 치료 목표를 달성하면 이러한 부담을 줄일 수 있습니다. 전문가들은 문제를 해결하기 위해 더 나은 "치료 모델"이 필요하다고 제안합니다.
현재 환자들은 매 식사 후 혈당 수치를 모니터링하고 처방 된 치료로 증가하는 경우 즉시 대응해야합니다.
합성 생물학 및 유전자 회로
연구진은 합성 생물학을 "공학과 생물학의 융합"이라고 설명하며, 이는 최근 과학자들이 생의학 용도로 사용할 유전자 회로를 고안 할 수있게 해주었습니다.
합성 유전자 회로는 특정 방식으로 기존 기계를 사용하도록 세포를 재 프로그래밍합니다.
이에 대한 한 가지 예는 암 치료를보다 안전하고 정확하게 만들기 위해 면역 세포를 엄격하게 제어 할 수있는 "분자 스위치"의 개발입니다.
과학자들은 합성 유전자 회로를 설계 할 때 여러 가지 문제에 직면합니다. 그중에는 회로가 실수로 활성화되지 않도록 올바른 트리거를 선택하고 응답이 필요한 것으로 제한되고 부작용이 발생하지 않도록하는 것입니다.
카페인 유발 펩티드 생산
이 논문에서 과학자들은 일반적인 커피 한 잔에있는 것과 동일한 수준으로 "카페인을 감지하는 완전 합성 수용체"를 어떻게 생성했는지 설명합니다.
수용체는 세포 표면에있는 단백질로, 자물쇠에 삽입 된 고유 한 열쇠처럼 특정 분자를 만날 때만 반응합니다. 이 결합 행위는 세포 내부의 특정 반응을 유발합니다.
여기서 방아쇠는 카페인이고 그 반응은 혈당 수치를 낮추기 위해 제 2 형 당뇨병 치료에 사용되는 화합물 인 "인간 글루카곤 유사 펩타이드 합성 1"의 생성입니다.
연구 저자들은 유전 회로를 "카페인 자극 고급 조절제 (C-STAR)"라고 부릅니다. 그들은 C-STAR를 "디자이너 셀"에 삽입하여 테스트했습니다.
연구원들은 상업용 음료 브랜드를 포함하여 실험실에서 카페인의 다양한 공급원과 용량에 대한 C-STAR 세포의 반응을 테스트했습니다. 그들은 또한 제 2 형 당뇨병을 개발하기 위해 사육 된 마우스에 세포를 이식했습니다.
'향상된 포도당 조절'
세포 테스트와 C-STAR 세포를 이식 한 마우스 모두에서 카페인의 존재는 유전자 발현의 가역적이고 용량 의존적 변화를 촉발했습니다.
처음에 팀은 테스트 할 수있는 단백질을 코딩하는 "리포터 유전자"에 연결하여 트리거의 효과를 테스트했습니다.
그런 다음 연구팀은 리포터 유전자를 합성 인간 글루카곤 유사 펩타이드 1 인 제 2 형 당뇨병 치료를 위해 "임상 적으로 허가 된 조작 단백질"을 코딩하는 유전자로 대체했습니다.
일단 촉발되면, 회로는 세포로 하여금 글루카곤 유사 펩타이드 1을 생산하게했습니다. 처리 된 마우스는 처리되지 않은 대조군과 비교하여 "실질적으로 개선 된"포도당 조절을 나타 냈습니다.
‘생활 방식과 통합 된 치료법’
연구팀은 카페인을 유발 물질로 사용하는 것의 장점 중 하나가 "무독성이고 저렴하며 특정 음료에만 존재한다"는 점을 제안합니다.
이 새로운 연구는 합성 유전자 회로를 기반으로 한 치료법을 "미세 조정"하여 "추가 화학 물질의 보충없이 차와 커피와 같은 일상적인 음료"에 반응 할 수 있음을 보여줍니다.
더욱이“치료와 생활 방식을 통합함으로써”연구자들은이 접근법이 환자가 치료 요법을보다 쉽게 준수하도록하는 방법이 될 수 있다고 제안합니다.
"일상적인 문화 습관을 활용하여 이러한 시스템을 기반으로 한 치료법은 사람들의 라이프 스타일에 원활하게 통합되어야하며, 따라서 새로운 세대의 맞춤형 의학이 구축 할 수있는 핵심 기둥이 될 수 있습니다."
