Cukrzyca to jedna z najpoważniejszych chorób metabolicznych na świecie, dotykająca około 1 na 10 osób. Zaburzenia w regulacji poziomu glukozy we krwi mogą prowadzić do przewlekłych powikłań, takich jak uszkodzenia nerek, serca, naczyń krwionośnych oraz układu nerwowego, co znacząco obniża jakość życia pacjentów i zwiększa ryzyko przedwczesnej śmierci.
Obecnie leczenie i kontrola cukrzycy zależą od jej typu. W cukrzycy typu 1 organizm nie produkuje insuliny, co wymaga codziennego, ścisłego monitorowania poziomu glukozy we krwi oraz regularnego dostarczania insuliny poprzez zastrzyki lub za pomocą pomp insulinowych. Pacjenci z cukrzycą typu 1 muszą stale dostosowywać dawki insuliny do spożywanych posiłków, aktywności fizycznej oraz innych czynników wpływających na poziom cukru we krwi.
Czytaj też: Ciemna czekolada to słodki sposób na obniżenie ryzyka cukrzycy typu 2
Natomiast w cukrzycy typu 2 organizm albo nie produkuje wystarczającej ilości insuliny, albo nie reaguje na nią prawidłowo (insulinooporność). Nie wszyscy pacjenci z cukrzycą typu 2 muszą regularnie kontrolować poziom glukozy lub podawać sobie insulinę – w wielu przypadkach leczenie obejmuje zmiany stylu życia, takie jak zdrowa dieta i aktywność fizyczna, a także leki doustne wspomagające działanie insuliny. Jednak u niektórych pacjentów z zaawansowaną cukrzycą typu 2, zwłaszcza gdy leczenie doustne nie jest skuteczne, konieczne jest codzienne monitorowanie poziomu glukozy i podawanie insuliny, podobnie jak w cukrzycy typu 1.
Dlatego tak istotne jest rozwijanie nowoczesnych terapii, które naśladują naturalne mechanizmy regulacji poziomu cukru we krwi, co mogłoby zrewolucjonizować leczenie cukrzycy i znacząco poprawić jakość życia pacjentów. Zespół naukowców z ETH Zurich opracował nowatorski “przełącznik genowy”, który może precyzyjnie kontrolować terapię komórkową za pomocą plastra nitroglicerynowego. Nowa metoda pozwala na nieinwazyjne i odwracalne zarządzanie zmodyfikowanymi komórkami wszczepionymi pod skórę pacjenta.
Przełącznik genowy do kontroli glikemii
Implantowane komórki zostały zmodyfikowane genetycznie, aby reagować na tlenek azotu (NO), który jest uwalniany z plastra nitroglicerynowego, stosowanego zwykle w leczeniu dławicy piersiowej. Po przyklejeniu plastra na skórę, nitrogliceryna dyfunduje, przekształcając się w NO, który aktywuje przełącznik genowy w implantowanych komórkach.
Czytaj też: Polski naukowiec rozszyfrowuje tajemnice rzadkiego mechanizmu edycji genów
Te z kolei wydzielają GLP-1 (peptyd glukagonopodobny 1) – hormon stymulujący trzustkę do produkcji insuliny i pomagający regulować poziom cukru we krwi oraz apetyt. To rozwiązanie eliminuje potrzebę zewnętrznego podawania insuliny, naśladując naturalne procesy organizmu.
Prof. Martin Fussenegger z ETH Zurich, lider zespołu badawczego, podkreśla, że to najlepszy przełącznik genowy opracowany przez jego grupę:
Fizyczne wyzwalacze są niezwykle interesujące, ponieważ pozwalają nam uniknąć stosowania cząsteczek, które mogłyby zakłócać naturalne procesy zachodzące w organizmie. Sygnały elektryczne doskonale nadają się do kontrolowania przełączników i sieci genowych, zwłaszcza że można je łatwo zintegrować z przenośnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak smartfony czy smartwatche. Co więcej, otwierają one możliwość wykorzystania sztucznej inteligencji w terapii komórkowej.
Co czyni przełącznik tak wyjątkowym? Przede wszystkim bezpieczeństwo i biokompatybilność – używa on wyłącznie komponentów ludzkich, co minimalizuje ryzyko reakcji immunologicznych i zakłóceń w funkcjonowaniu organizmu. Kolejnym atutem jest precyzyjna kontrola – pacjenci mogą sami zarządzać terapią w sposób odwracalny, po prostu przyklejając lub zdejmując plaster, co daje ogromną swobodę i znacząco poprawia komfort życia.
Dodatkowo, łatwość stosowania sprawia, że metoda ta ma ogromny potencjał komercjalizacji – plastry nitroglicerynowe są już powszechnie dostępne i bezpieczne w użyciu, co ułatwia wprowadzenie tej innowacyjnej terapii na szeroką skalę. Jak podkreśla prof. Fussenegger, rozwój terapii komórkowych z wykorzystaniem przełączników genowych wymaga ogromnych zasobów, zespołów badawczych oraz dekad testów i badań klinicznych.
Opracowanie “przełącznika genowego” to krok milowy w kierunku rozwoju spersonalizowanych terapii komórkowych, które mogą działać niczym naturalne mechanizmy organizmu. W odróżnieniu od tradycyjnych leków objawowych, terapie komórkowe mają na celu usunięcie przyczyn chorób na poziomie molekularnym. Naukowcy z ETH Zurich eksperymentowali już z różnymi rodzajami przełączników kontrolujących implantowane komórki, w tym z przełącznikami elektrycznymi, świetlnymi i dźwiękowymi. Nowy przełącznik nitroglicerynowy wyróżnia się jednak prostotą i wygodą stosowania, co czyni go bardziej praktycznym rozwiązaniem na co dzień.
Choć komercjalizacja technologii opisanej w czasopiśmie Nature Biomedical Engineering może potrwać lata, naukowcy z ETH Zurich otwierają nowe możliwości nie tylko w leczeniu cukrzycy, ale także w terapii innych chorób wymagających dynamicznej regulacji procesów metabolicznych.
