Untuk bukti konsep yang kuat, tim ilmuwan yang dipimpin oleh Martin Fussenegger dari Swiss Higher Technical School of Zurich (ETH) mengembangkan sistem untuk mengobati diabetes tipe 2 pada tikus dengan meminum kopi dalam jumlah banyak. Faktanya, saat hewan meminum kopi (atau minuman berkafein lainnya, seperti teh), sistem genetik buatan diaktifkan pada sel yang ditanamkan pada tikus di rongga perut. Ini mengarah pada produksi hormon yang meningkatkan produksi insulin, sehingga menurunkan kadar gula darah.
Para ilmuwan mencatat bahwa ahli biologi yang terlibat dalam pengembangan sistem genetik buatan telah lama mencari induktor yang dapat memicu genetika buatan. Tetapi versi induktor sebelumnya memiliki masalah. Ini termasuk antibiotik, yang dapat merangsang resistensi obat pada bakteri, dan bahan tambahan makanan yang dapat memiliki efek samping. Kafein tidak beracun, murah untuk diproduksi, dan hanya ditemukan di minuman tertentu seperti kopi dan teh. Minuman ini sangat populer, dan lebih dari dua miliar cangkir kopi diminum setiap hari di seluruh dunia.
Komponen kunci dari sistem ini adalah protein yang dapat merespons keberadaan kafein dalam aliran darah. Untuk melakukan ini, para peneliti menggunakan antibodi yang diproduksi oleh tubuh unta yang dapat mendeteksi kafein. Di hadapan kafein, antibodi ini - aCaffVHH - mengikat kafein dan kemudian dimerisasi. Dengan kata lain, dua aCaffVHH bergabung bersama, menjepit molekul kafein bersama. Para peneliti menggabungkan setengah dari protein dengan satu antibodi, dan setengah lainnya dengan antibodi kedua, kemudian antibodi tersebut dapat membentuk protein fungsional lengkap ketika mereka dimerisasi. Jadi, para ilmuwan hanya dapat mengaktifkan protein ini dengan dimerisasi yang diinduksi oleh kafein.
Yang paling sensitif terhadap kafein adalah sistem yang menggunakan pengatur EpoR, yang menjadi aktif saat dimerisasi dan menginduksi faktor transkripsi yang disebut STAT3. Seperti semua faktor transkripsi, STAT3 berfungsi dengan mengikat bit DNA tertentu untuk mengontrol ekspresi gen.
Para ilmuwan membangun segmen pengikat STAT3 dalam sel induk yang menggerakkan gen yang mengkode hormon sintetis manusia yang disebut GLP-1, atau glukagon-like peptide-1. Hormon ini menyebabkan tubuh memproduksi insulinnya sendiri, yang selanjutnya menurunkan gula darah. GLP-1 sintetis dianggap sebagai pengobatan potensial untuk diabetes tipe 2, di mana terdapat gula darah tinggi dan produksi insulin yang tidak mencukupi. Penyakit ini menyerang lebih dari 400 juta orang di seluruh dunia.
Para peneliti mengemas sel punca penghasil GLP-1 ini ke dalam kapsul permeabel, dan kemudian menempatkan kapsul tersebut di rongga tubuh tikus dengan diabetes tipe 2. Setelah dosis kopi harian pada tikus diabetes, kadar gula darah serupa dengan tikus sehat. Mereka juga memiliki tingkat insulin darah yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tikus diabetes tanpa implan penghasil GLP-1.
Penting untuk diperhatikan bahwa asupan kafein setiap hari tidak menimbulkan masalah pada tikus, seperti peningkatan detak jantung atau gula darah rendah yang berbahaya. Para peneliti juga mencatat bahwa minuman tanpa kafein tidak mengaktifkan sistem.
Para ilmuwan optimis dan bahkan menyarankan bahwa, dengan penyesuaian selanjutnya, mereka dapat membuat sistem yang dipersonalisasi untuk menyesuaikan preferensi setiap pasien untuk konsumsi kafein.
Video promosi:
Hasil penelitiannya dipublikasikan di Nature Communications.
Serg layang-layang
