Швейцарские ученые разработали подкожный имплантат, стимулирующий выработку инсулина в организме в присутствии кофеина. В перспективе такая технология позволит пациентам с сахарным диабетом контролировать уровень глюкозы в крови с помощью небольших порций кофе или чая.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха создали технологию, которая в перспективе сможет заменить регулярные инъекции инсулина при сахарном диабете. Подкожный имплантат активируется, когда в организм попадает кофеин — например, содержащийся в кофе или чае. Устройство уже испытали на мышах, склонных к развитию диабета. Описание разработки опубликовано в журнале Nature Communications.

При сахарном диабете нарушается взаимодействие гормона инсулина с клетками тканей человеческого тела, это приводит к гипергликемии — стойкому увеличению содержания глюкозы в крови. Поэтому уровень глюкозы регулируют с помощью инъекций инсулина или приема препаратов, усиливающих секрецию гормона.

Новый имплантат состоит из множества гелевых капсул, начиненных специально подготовленными клетками, созданными на основе тканей человеческой почки. «Когда капсулы вводятся под кожу, они “слипаются” между собой, как икра», — поясняют разработчики. Клетки, находящиеся в капсулах, стимулируют выработку пептидного гормона ГПП-1 (глюкагоноподобный пептид-1), в норме это вещество выделяется в кишечнике после приема пищи. ГПП-1 влияет на работу многих органов и систем, одна из его функций — усиление секреции инсулина клетками поджелудочной железы.

Клетки, вырабатывающие ГПП-1, снабдили системой C-STAR (caffeine-stimulated advanced regulators), распознающей небольшие дозы кофеина — например, соответствующие средней чашке кофе. В ее основе лежит одноцепочечное антитело, которое в присутствии кофеина димеризуется — две его молекулы объединяются в единый комплекс. В присутствии физиологически значимой дозы кофеина модифицированные клетки начинают выделять ГПП-1, заставляя поджелудочную железу активно вырабатывать инсулин.

Димеризация в присутствии кофеина / © Nature Communications

Исследователи протестировали работу C-STAR с помощью 26 различных напитков. Клетки не реагировали на молочный коктейль и травяной чай, но активировались в присутствии напитков, содержащих кофеин: кока-колы, кофе, черного чая и энергетиков. Затем действие имплантата проверили на десяти мышах, склонных к развитию диабета. Небольшие дозы кофе нормализовали уровень глюкозы в крови животных за две недели. По словам авторов методики, подобные имплантаты для человека могут появиться на рынке не раньше, чем через десять лет, — технологию необходимо тщательно протестировать.

Ранее британские исследователи разработали технологию, позволяющую выращивать инсулин-продуцирующие клетки из стволовых клеток.