Diabetes tipo 2: uso de café para el 'control de la glucosa'
Algún día, las personas con diabetes tipo 2 podrían regular su nivel de azúcar en sangre bebiendo té o café, gracias a la biología sintética.
Los científicos de ETH Zurich en Suiza han diseñado y probado un circuito genético sintético que responde a las concentraciones de cafeína en las bebidas.
Lo logra liberando un compuesto de control de la glucosa que se usa para tratar la diabetes tipo 2.
Los investigadores insertaron el circuito en células y las implantaron en ratones diabéticos.
Demostraron que el consumo de café reducía los niveles de glucosa en sangre en consonancia con las diferentes dosis de cafeína.
Una vez que la cafeína entró en el torrente sanguíneo de los ratones, activó el circuito genético sintético, lo que hizo que liberara el compuesto para reducir los niveles de glucosa.
Los investigadores informan sus hallazgos en un artículo de estudio publicado recientemente en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
La carga de la diabetes está creciendo en todo el mundo
La diabetes es un problema de salud pública creciente que afecta a cientos de millones de personas en todo el mundo.
La epidemia se debe principalmente al aumento de las tasas de diabetes tipo 2, una afección que se desarrolla cuando las células pierden la capacidad de emplear insulina para convertir la glucosa, o azúcar en sangre, en energía.
En los Estados Unidos, se han diagnosticado aproximadamente 23,1 millones de casos de diabetes, la gran mayoría de ellos tipo 2. El costo anual estimado de esta carga supera los $ 245 mil millones.
Pero a pesar de que los tratamientos han avanzado significativamente en los últimos años y pueden reducir significativamente el riesgo de complicaciones, la diabetes sigue siendo la séptima causa principal de muerte en los EE. UU.
Esta carga podría reducirse si más personas lograran los objetivos de tratamiento recomendados por sus médicos. Los expertos sugieren que necesitamos mejores "modelos de atención" para abordar el problema.
En la actualidad, los pacientes deben controlar los niveles de glucosa en sangre después de cada comida y responder rápidamente a cualquier aumento con el tratamiento prescrito.
Biología sintética y circuitos genéticos
Los investigadores describen la biología sintética como una “fusión entre ingeniería y biología” que, en los últimos años, ha permitido a los científicos diseñar circuitos genéticos para uso biomédico.
Los circuitos de genes sintéticos reprograman las células para utilizar su maquinaria existente de una manera particular.
Un ejemplo de esto es el desarrollo de "interruptores moleculares" que pueden controlar estrictamente las células inmunitarias en un intento por hacer que el tratamiento del cáncer sea más seguro y preciso.
Los científicos se enfrentan a una serie de desafíos al diseñar circuitos de genes sintéticos. Entre ellos está elegir el disparador adecuado para que el circuito no se active por error y asegurarse de que la respuesta se limite a lo requerido y no produzca efectos secundarios.
Producción de péptidos desencadenada por cafeína
En el artículo, los científicos describen cómo crearon "receptores totalmente sintéticos que detectan la cafeína" a niveles equivalentes a los presentes en una taza de café típica.
Los receptores son proteínas que se asientan en la superficie de las células y reaccionan solo cuando encuentran una molécula específica, como una llave única insertada en una cerradura. Este acto de unión desencadena una reacción específica dentro de la célula.
Aquí, el desencadenante es la cafeína y la reacción es la producción de "péptido 1 sintético similar al glucagón humano", que es un compuesto utilizado en el tratamiento de la diabetes tipo 2 para reducir los niveles de glucosa en sangre.
Los autores del estudio llaman al circuito genético un "regulador avanzado estimulado con cafeína (C-STAR)". Probaron el C-STAR insertándolo en "celdas de diseño".
Los investigadores probaron la respuesta de las células C-STAR a diversas fuentes y dosis de cafeína en el laboratorio, incluidas las marcas comerciales de bebidas. También implantaron las células en ratones que fueron criados para desarrollar diabetes tipo 2.
"Control mejorado de la glucosa"
Tanto en las pruebas celulares como en los ratones implantados con células C-STAR, la presencia de cafeína desencadenó un cambio reversible y dependiente de la dosis en la expresión génica.
Al principio, el equipo solo probó el efecto del desencadenante vinculándolo a un "gen informador" que codificaba una proteína que podían probar.
Luego, el equipo de investigación reemplazó el gen reportero con un gen que codifica “una proteína diseñada clínicamente autorizada” para el tratamiento de la diabetes tipo 2, que es el péptido 1 sintético similar al glucagón humano.
Una vez activado, el circuito hizo que las células produjeran el péptido 1 similar al glucagón. Los ratones tratados mostraron un control de glucosa "sustancialmente mejorado" en comparación con los controles no tratados.
"Terapia integrada con el estilo de vida"
El equipo sugiere que una de las ventajas de usar cafeína como desencadenante es que es "no tóxica, económica y solo está presente en bebidas específicas".
El nuevo estudio muestra que es posible "afinar" los tratamientos basados en circuitos de genes sintéticos para reaccionar a las bebidas diarias "como el té y el café sin la suplementación de ningún químico adicional", señalan los autores.
Además, "al integrar la terapia con el estilo de vida", los investigadores sugieren que el enfoque podría ser una forma de lograr que los pacientes cumplan más fácilmente con los regímenes de tratamiento, como concluyen:
"Aprovechando los hábitos culturales de rutina, las terapias basadas en dichos sistemas deben integrarse sin problemas en el estilo de vida de las personas y, por lo tanto, podrían ser un pilar clave sobre el que se pueda construir la nueva generación de medicina personalizada".
