Исследователи создали светочувствительные инсулин-продуцирующие клетки для лечения диабета

Ученые из Университета Тафтса пересадили генетически модифицированные панкреатические бета-клетки мышам с диабетом и, воздействуя на них светом, заставили клетки вырабатывать в 2–3 раза больше инсулина, чем обычно. Эти светочувствительные клетки призваны компенсировать сниженную выработку или восприимчивость к инсулину у диабетиков. Исследование, опубликованное в ACS Synthetic Biology, показывает, что уровень глюкозы у мышиной модели диабета можно контролировать без фармакологического вмешательства.

Диабет 2-го типа связан с неэффективной реакцией клеток на инсулин, а диабет 1-го типа — с разрушением иммунной системой бета-клеток, единственных производителей инсулина в организме. Современные методы лечения включают прием препаратов, стимулирующих выработку инсулина, или его инъекции, что требует ручного контроля уровня глюкозы и часто приводит к опасным колебаниям.

Как это работает: оптогенетический подход

Исследователи использовали метод оптогенетики. В бета-клетки был внедрен ген, кодирующий фотоактивируемую аденилатциклазу (PAC). При облучении синим светом этот фермент производит молекулу циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), которая усиливает глюкозо-стимулированную выработку инсулина. Ключевой момент: выработка инсулина возрастает только при высоком уровне глюкозы в крови, что позволяет избежать опасной гипогликемии.

Результаты на мышиной модели

Трансплантация модифицированных клеток под кожу диабетическим мышам и их облучение синим светом привели к:

Цитаты исследователей

  • Эммануэль Цанакакис, профессор: «Мы используем свет, чтобы включить и выключить биологический переключатель... Клетки естественным образом выполняют работу по производству инсулина, мы лишь временно повышаем количество цАМФ в них, чтобы заставить вырабатывать больше инсулина только тогда, когда это необходимо».
  • Фань Чжан, аспирант: «Использование света для контроля лечения имеет несколько преимуществ: немедленный ответ и отсутствие значительного роста потребления кислорода клетками, что является общей проблемой при трансплантации панкреатических клеток».

Это исследование открывает путь к разработке нового класса методов лечения диабета, основанных на точном, немедикаментозном контроле выработки инсулина.