علماء أمريكيون ينتجون الأنسولين من زراعة جينات بيتا "المهندسة"

صمم باحثون من جامعة تفتس الأمريكية خلايا بيتا بنكيرية يمكن زرعها تحت الجلد، والتحكم فيها بالضوء، لتصنيع المستوى الهرموني مرتين إلى ثلاث مرات، وتعويض انخفاض الإنتاج أو تقليل استجابة الأنسولين الموجودة في مرضى السكري.

والأنسولين هو هرمون يلعب دورًا مركزيًا في التحكم الدقيق في مستويات الجلوكوز الدائر، وهو الوقود الأساسي الذي تستخدمه الخلايا.

وفي النوع الثاني من داء السكري، وهو الشكل الأكثر شيوعًا للمرض، تصبح خلايا الجسم غير فعالة في الاستجابة للإنسولين ونتيجة لذلك، يمكن أن يصبح الجلوكوز في الدورة الدموية مرتفعًا بشكل خطير (ارتفاع السكر في الدم) بينما لا يستطيع البنكرياس إنتاج ما يكفي من الأنسولين للتعويض.

في النوع الأول من داء السكري، يتم تدمير خلايا بيتا، وهي الخلايا الوحيدة في الجسم التي تنتج الأنسولين، بواسطة الجهاز المناعي مما يؤدي إلى نقص كامل في الهرمونات.

وتشمل العلاجات الحالية إعطاء الأدوية التي تعزز إنتاج الأنسولين عن طريق خلايا بيتا البنكرياسية، أو الحقن المباشر للأنسولين لتكملة الإمدادات المنتجة بشكل طبيعي. في كلتا الحالتين، يصبح تنظيم نسبة الجلوكوز في الدم عملية يدوية، مع إجراء تدخل في الدواء أو الأنسولين بعد قراءات دورية لمستويات الجلوكوز.

والطريقة الجديدة، التي تم الإعلان عنها مؤخرًا في مجلة "ACS Synthetic Biology"، تحل محل العلاج الحالي، من خلال تضخيم إنتاج الأنسولين مع الحفاظ على الصلة في الوقت الحقيقي الهامة بين إطلاق الأنسولين وتركيز الجلوكوز في مجرى الدم.

وقد حقق الباحثون ذلك من خلال الاستفادة من "علم البصريات"، وهو نهج يعتمد على البروتينات التي تغير نشاطها عند الطلب بالضوء، ويمكن استخدامها لتحفيز الخلايا العصبية.

وبمساعدة علم الوراثة الضوئية، تم تصميم خلايا بيتا البنكرياس بجين يقوم بترميز إنزيم أدينيلات سيكلاز (PAC) القابل للتنشيط الضوئي. وينتج PAC جزيء أحادي فوسفات الأدينوسين الدوري (cAMP) عند تعريضه للضوء الأزرق، والذي بدوره يحفز إنتاج الأنسولين الذي يحفز الجلوكوز في خلية بيتا.

ويمكن أن يزيد إنتاج الأنسولين من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف، ولكن فقط عندما تكون نسبة الجلوكوز في الدم مرتفعة. وعند مستويات منخفضة من الجلوكوز، يبقى إنتاج الأنسولين منخفضًا.

وهذا يتجنب العيب الشائع لعلاجات مرض السكري التي يمكن أن تعوض بشكل مفرط على التعرض للأنسولين وتترك المريض مع سكر الدم الضار أو انخفاض خطير (نقص السكر في الدم).

ووجد الباحثون أن زرع خلايا بيتا البنكرياس المهندسة تحت جلد الفئران المصابة بداء السكري أدى إلى تحسين التسامح وتنظيم الجلوكوز، وانخفاض نسبة السكر في الدم، وارتفاع مستويات الأنسولين في البلازما عند التعرض للإضاءة مع الضوء الأزرق.

في تقرير نشره موقع الجامعة يوم السبت، قال إيمانويل تزاناكيس، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية بجامعة تافتس والمؤلف المقابل للدراسة: "أن الخلايا المهندسة تقوم بعمل إنتاج الأنسولين بشكل طبيعي والدوائر التنظيمية داخلها تعمل نحن فقط نعزز كمية المختبر المؤقت في خلايا بيتا لحملهم على صنع المزيد من الأنسولين فقط عند الحاجة".