تولید انسولین با نور

تولید انسولین با نور
0 ۴۱

تحریک تولید انسولین

محققان دانشگاه تافتز سلول‌های بتا لوزالمعده مهندسی‌شده را به موش‌های دیابتی پیوندزده و سپس باعث شده‌اند که سلول‌ها با قرار گرفتن در معرض نور، بیش از دو تا سه برابر سطح معمولی، انسولین تولید کنند.

سلول‌های قابل‌سوئیچ نور برای جبران کاهش تولید انسولین یا کاهش پاسخ انسولین موجود در افراد دیابتی طراحی شده‌اند.

مطالعه منتشر شده در ACS Synthetic Biology نشان می‌دهد که می‌توان سطح گلوکز را در یک مدل موش دیابتی بدون مداخله دارویی کنترل کرد.

شما همچنین می‌توانید مقالات زیر را در زمینه دیابت و درمان آن مطالعه بفرمائید:

انسولین هورمونی است که نقش مهمی در کنترل دقیق میزان گلوکز در گردش (سوخت اساسی مورد استفاده سلول‌ها) دارد.

در دیابت نوع ۲، (شایع‌ترین شکل بیماری) سلول‌های بدن در واکنش به انسولین ناکارآمد می‌شوند و در نتیجه گلوکز در گردش می‌تواند به طور خطرناکی بالا (hyperglycemia) شود، در حالی که لوزالمعده نمی‌تواند انسولین کافی برای جبران این افزایش، تولید کند.

در دیابت نوع 1، سلول‌های بتا که تنها سلول‌هایی هستند که انسولین را تولید می‌کنند، به وسیله سیستم ایمنی که نابود می‌شوند که منجر به فقدان کامل هورمون می‌شود.

درمان‌های فعلی شامل استفاده از داروهایی است که تولید انسولین توسط سلول‌های بتا لوزالمعده را افزایش می‌دهند یا شامل تزریق مستقیم انسولین برای رفع نقص تولید کم انسولین در بدن می‌شوند.

در هر دو مورد، تنظیم گلوکز خون به یک فرآیند دستی تبدیل می‌شود، با مداخله دارویی یا انسولین که پس از خوانش دوره‌ای سطوح گلوکز انجام می‌شود، اغلب منجر به فراز و فرودهایی می‌شود که می‌تواند اثرات مضر طولانی‌مدت داشته باشد.

راه‌حل

محققان در پی ایجاد راه جدیدی برای تقویت تولید انسولین و در عین حال پیوند مهم آنی بین انتشار انسولین و غلظت گلوکز در جریان خون بودند.

آنها این کار را با استفاده از اپتوژنتیک انجام دادند، رویکردی که به پروتئین‌هایی وابسته است که فعالیت خود را با تقاضا با نور تغییر می‌دهند.

سلول‌های بتا لوزالمعده با ژنی که آنزیم آدنیلات سیکلاز فعال‌شونده با نور (PAC) را رمزگذاری می‌کند، مهندسی شدند.

آدنیلات سیکلاز فعال‌شونده با نور هنگامی که در معرض نور آبی قرار می‌گیرد، مولکول آدنوزین مونوفسفات حلقوی (cAMP) را تولید می‌کند، که به نوبه خود باعث شتاب دادن به تولید انسولین تحریک‌شده با گلوکز در سلول‌های بتا می‌شود.

تولید انسولین می‌تواند دو تا سه برابر افزایش یابد، اما فقط درصورتی که مقدار قند خون زیاد باشد. در سطوح پایین گلوکز، تولید انسولین کم است.

با این کار از مشکل متداول درمان دیابت جلوگیری می‌شود یعنی جبران بیش از حد و قند خون بسیار پایین (هیپوگلیسمی).

محققان دریافتند که پیوند سلول‌های بتا لوزالمعده مهندسی‌شده زیر پوست موش‌های دیابتی منجر به بهبود تحمل و تنظیم گلوکز، کاهش هاپیرگلیسمی و بالا رفتن سطوح انسولین پلاسما در هنگام قرار گرفتن در معرض نور آبی می‌شود.

Emmanuel Tzanakakis، استاد مهندسی شیمی و زیستی دانشکده مهندسی دانشگاه تافتز و نویسنده مسئول این مطالعه گفت:

ما در واقع از نور برای روشن و خاموش کردن سوئیچ زیستی استفاده می‌کنیم.

به این ترتیب، ما می‌توانیم در زمینه دیابت به کنترل بهتر و حفظ سطح مناسب گلوکز بدون مداخله دارویی کمک کنیم.

سلول‌ها کار تولید انسولین را بطور طبیعی انجام می‌دهند و سیستم‌های نظارتی در آنها به همان شکل کار می‌کنند. ما فقط مقدار cAMP را بطور موقت در سلول‌های بتا افزایش می‌دهیم تا در صورت لزوم آنها را به تولید انسولین بیشتری وادار کنیم.

نور آبی به سادگی سوئیچ را از حالت عادی به حالت افزایشی تغییر می‌دهد.

چنین رویکردهای اپتوژنتیکی با استفاده از پروتئین‌های فعال‌شونده با نور برای تعدیل عملکرد سلول‌ها، در بسیاری از سیستم‌های بیولوژیکی مورد کاوش قرار گرفته و تلاش‌های زیادی برای توسعه ژانر جدیدی از درمان‌ها انجام شده‌است.

Fan Zhang، دانشجوی فارغ‌التحصیل آزمایشگاه Tzanakakis در تافتز و اولین نویسنده این مطالعه گفت:

استفاده از نور برای کنترل درمان چندین مزیت دارد.

بدیهی است که پاسخ فوری است؛ و علی‌رغم افزایش ترشح انسولین، میزان اکسیژن مصرف‌شده توسط سلول‌ها همانطور که مطالعه ما نشان می‌دهد تغییر زیادی نمی‌کند.

کمبود اکسیژن (oxygen starvation) یک مشکل رایج در مطالعات مربوط به سلول‌های لوزالمعده پیوند زده‌شده است.

منبع دانشگاه تافتز
مقاله ACS

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.