24 серпня, 2023
Генний перемикач, який запускає вивільнення інсуліну шляхом відтворення певної музики
Діабет – це стан, за якого в певних випадках організм виробляє занадто мало інсуліну або взагалі його не виробляє. Таким чином, діабетики залежать від зовнішнього введення цього гормону. Одне із рішень проблеми полягає в тому, щоби помістити клітини, що виробляють інсулін, у капсули, які можна імплантувати в організм. Аби мати можливість контролювати ззовні коли та скільки інсуліну клітини вивільняють у кров, дослідники останнім часом вивчали і застосовували різні тригери: світло, температуру та електричні поля. Мартін Фуссенеггер із колегами (Цюріх) розробили інший, новий метод стимуляції: вони використовують музику для спонукання клітин вивільняти інсулін протягом кількох хвилин.
Щоби зробити клітини, що виробляють інсулін, сприйнятливими до звукових хвиль, дослідники використовували білок бактерії E. coli. Такі білки наявні у тварин і бактерій та реагують на механічні подразники. Білок міститься у мембрані бактерії і регулює надходження іонів кальцію, що впливає на неї. Дослідники включили схему цього бактеріального іонного каналу в людські клітини, що виробляють інсулін.
Аби перевірити систему в цілому, науковці імплантували мишам клітини, що виробляють інсулін, і помістили тварин так, щоб їхні животи розташовувались безпосередньо на гучномовці. Це був єдиний спосіб спостерігати реакцію на інсулін. Проте якщо тварини могли вільно пересуватися на «мишачій дискотеці», музика не викликала виділення інсуліну. Тому вчені не бачать ризику того, що імплантовані клітини в організм людини виділятимуть інсулін постійно і при найменшому шумі.
У клітинних культурах дослідники спочатку визначили, які частоти та рівні гучності активують іонні канали найсильніше. Вони виявили, що рівні гучності близько 60 децибел (дБ) і басові частоти 50 герц були найбільш ефективними для запуску іонних каналів. Щоб ініціювати максимальне вивільнення інсуліну, звук або музика повинні тривати щонайменше три секунди і призупинятися максимум на п’ять секунд. Якщо інтервали були занадто далекими, вивільнялося значно менше інсуліну. Нарешті, вчені з’ясували, які музичні жанри викликають найсильнішу реакцію вивільнення інсуліну за рівнем гучності 85 дБ. Відповідь гормону на класичну та гітарну музику порівняно слабка. «We Will Rock You» викликала приблизно 70 % інсулінової відповіді протягом п'яти хвилин. За словами Фуссенеггера, це можна порівняти з природною реакцією, викликаною глюкозою, у здорових людей.
Але до клінічного застосування ще далеко. Дослідники лише довели концепцію, показуючи, що генетичними мережами можна керувати за допомогою механічних подразників, таких як звукові хвилі. Чи буде цей принцип колись використаний на практиці, залежить від того, чи зацікавлена в цьому фармацевтична компанія. Зрештою, її можна застосовувати широко: система працює не лише з інсуліном, але і з будь-яким білком, який піддається терапевтичному використанню.
Джерело: https://www.thelancet.com/journals/landia/article/PIIS2213-8587(23)00153-5/fulltext