科學家發現：2型糖尿病患者可以用咖啡控制血糖

有一天，由於合成生物學，2型糖尿病患者可以通過喝茶或咖啡來調節血糖。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家們設計並測試了一種合成基因電路，該電路能對飲料中咖啡因的濃度做出反應。

它通過釋放一種用於治療2型糖尿病的葡萄糖控制化合物來達到這個目的。

研究人員將該電路植入細胞，並將其植入糖尿病小鼠體內。

他們發現，飲用咖啡可以降低血糖水平，這與飲用不同劑量的咖啡因是一致的。

一旦咖啡因進入老鼠的血液，它就會激活合成基因迴路，使其釋放化合物降低葡萄糖水平。

研究人員在最近發表在《自然通訊》雜誌上的一篇研究論文中報告了他們的發現。

全世界的糖尿病負擔正在增加

糖尿病是一個日益嚴重的公共健康問題，影響著全世界數億人。

這種疾病的流行主要是由於2型糖尿病發病率的上升，當細胞失去利用胰島素將葡萄糖或血糖轉化為能量的能力時，就會出現這種情況。

但是，儘管近年來治療手段有了顯著進步，可以顯著降低併發症的風險，糖尿病仍是第七大死亡原因

如果更多的個人達到醫生推薦的治療目標，這個負擔就會減少。專家建議我們需要更好的「護理模式」來解決這個問題。

目前，患者必須在每頓飯後監測血糖水平，並及時對任何增加的情況作出反應。

合成生物學和基因電路

研究人員將合成生物學描述為「工程與生物學的融合」，近年來，這使得科學家能夠設計出用於生物醫學的基因電路。

合成基因電路對細胞重新編程，以一種特定的方式使用它們現有的機制。

這方面的一個例子是「分子開關」的發展，它可以嚴密控制免疫細胞，以使癌症治療更安全、更精確。

科學家在設計合成基因電路時面臨許多挑戰。其中之一是選擇正確的觸發器，這樣電路就不會因為錯誤而被激活，並確保響應僅限於需要的，不會產生副作用。

Caffeine-triggered肽生產

在這篇論文中，科學家們描述了他們如何創造出「能感知咖啡因的完全合成受體」，其水平相當於一杯典型咖啡中的咖啡因含量。

受體是位於細胞表面的蛋白質，只有當它們遇到特定的分子時才會做出反應，就像插入鎖中的唯一鑰匙。這種結合行為觸發細胞內的特定反應。

這裡的觸發因素是咖啡因，反應是「合成人類葡萄糖樣肽1」的產生，這是一種用於治療2型糖尿病的化合物，可以降低血糖水平。

這項研究的作者稱基因電路為「受咖啡因刺激的高級調節器(C-STAR)」。他們將C-STAR插入到「設計單元」中。

研究人員在實驗室中測試了C-STAR細胞對各種來源和劑量的咖啡因的反應，包括商業品牌的飲料。他們還將這些細胞植入培育成2型糖尿病的小鼠體內。

改善血糖控制

在細胞測試和植入C-STAR細胞的小鼠中，咖啡因的存在觸發了基因表達的可逆和劑量依賴性變化。

起初，研究小組只是通過將觸發基因與一種可以檢測到的蛋白質編碼的「報告基因」聯繫起來，來測試觸發基因的效果。

然後，研究小組用一種編碼「一種經臨床驗證的轉基因蛋白」的基因來代替報告基因，用於治療2型糖尿病，這是一種合成的人類胰高血糖素樣肽1。

一旦被觸發，電路就會使細胞產生類似於葡萄糖的肽1。與未經處理的對照組相比，實驗組小鼠的血糖控制明顯改善。

「治療結合生活方式」

研究小組認為，使用咖啡因作為誘因的好處之一是它「無毒、廉價，只存在於特定的飲料中」。

這項新的研究表明，基於合成基因迴路的「微調」療法有可能在不添加任何其他化學物質的情況下，對「如茶和咖啡」等日常飲料做出反應。

此外，「通過將治療與生活方式結合起來」，研究人員認為，這種方法可以讓患者更容易地遵守治療方案，他們得出的結論是:

「利用常規的文化習慣，基於這些系統的治療應該與人們的生活方式無縫結合，因此可以成為新一代個性化醫療的關鍵支柱。」（白木清水208939）

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