Инъекции инсулина однажды могут быть заменены рок-музыкой

Хотя исследователи разрабатывают устойчивые к желудку таблетки и кожные пластыри, которые контролируют уровень сахара в крови и автоматически высвобождают инсулин, в настоящее время наиболее надежным способом введения инсулина являются частые инъекции.

Я профессор фармакологии и токсикологии в Медицинской школе Университета Индианы, где мы с коллегами изучаем системы доставки лекарств. Мы понимаем, что исследование новых инновационных способов доставки лекарств в организм может улучшить реакцию пациентов и соблюдение режима лечения. И ясно, что поиск более простого способа введения инсулина станет музыкой для ушей многих диабетиков, особенно тех, кто не любит иглы.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале «The Lancet Diabetes & Endocrinology», исследователи создали клетки, которые высвобождать инсулин в ответ на определенные звуковые волны: музыка группы Queen. Хотя до этого еще предстоит пройти долгий путь, эта новая система однажды сможет заменить инъекцию инсулина дозой рок-н-ролла. Что такое диабет?

Диабет – хроническое заболевание, возникающее при организм не вырабатывает достаточно инсулина или не реагирует на это. Инсулин — это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой в ответ на повышение уровня сахара в крови, когда организм переваривает пищу. Этот важнейший гормон извлекает эти сахара из крови и транспортирует их в мышцы и ткани, где они используются или сохраняются в качестве энергии.

Без инсулина уровень сахара в крови остается высоким, вызывая такие симптомы, как частое мочеиспускание, жажда, помутнение зрения и усталость. Если не лечить эту гипергликемию, она может быть опасной для жизни и вызвать повреждение органов или даже диабетическую кому.

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, диабет является причиной № 1 почечной недостаточности, ампутаций нижних конечностей и слепоты у взрослых, что делает его восьмой по значимости причиной смерти в США. США

Лечение диабета простое: когда в организме не хватает инсулина, необходимо вводить больше инсулина. Ученые уже знают, как производить гормон, но прямая инъекция — единственный эффективный способ доставки его в организм. Больным диабетом часто приходится повсюду носить с собой флаконы с инсулином и иглы. Учитывая, что многие люди боятся игл, возможно, это не идеальный способ борьбы с заболеванием.

Эта проблема побудила исследователей искать новые способы более легкой доставки инсулина.

Что такое клеточная инженерия?

Клетки являются основной единицей жизни. Ваше тело состоит из сотен различных типов клеток, выполняющих специализированные функции. У некоторых пациентов с диабетом бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, работают неправильно или погибают. Что, если бы существовал способ заменить эти дефектные клетки новыми, способными производить инсулин по требованию?

Вот где клеточная инженерия. Он предполагает генетическую модификацию клетки, чтобы она выполняла определенную функцию, например, выработку инсулина. Установить ген, вырабатывающий инсулин, в клетки несложно, но контролировать время его выработки до сих пор было непросто. Потому что инсулин должен вырабатываться только в ответ на повышенный уровень сахара в крови после еды, а не в любое другое время.

Ученые изучают идею использования ионных каналов — белков, встроенных в клеточную мембрану, которые регулируют поток ионов, таких как кальций или хлорид, — в качестве устройства с дистанционным управлением для активации клеточной активности. Клетки с определенными типами ионных каналов в мембранах могут активироваться в ответ на определенные стимулы, такие как свет, электричество, магнитные поля или механическая стимуляция. Эти ионные каналы существуют в природе как сенсорные устройства, которые помогают клеткам и организмам реагировать на свет, магнетизм, прикосновение или звук. Например, волосковые клетки внутреннего уха имеют механочувствительные ионные каналы, которые реагируют на звуковые волны.

Объедините клеточную инженерию с Queen

Профессор биоинженерии Мартин Фюссенеггер из ETH Цюриха возглавил недавнее исследование, в котором механочувствительный ионный канал использовался в качестве «дистанционного управления», чтобы сигнализировать клеткам о выработке инсулина в ответ на определенные звуковые волны.

Эти «клетки, управляемые МУЗЫКОЙ, которые высвобождают инсулин» (МУЗЫКА — английская аббревиатура, обозначающая клеточный контроль, индуцируемый музыкой). Их выращивали в лаборатории рядом с динамиками. Его команда пробовала различные музыкальные жанры разной интенсивности и скорости.

Среди мелодий, которые они играли, были такие популярные песни, как Billie Jean Майкла Джексона, We Will Rock You группы Queen и Hotel California группы Eagles; классические произведения, такие как «К Элизе» Бетховена и «Алла Турка» Моцарта; и темы фильмов, такие как Live To Rise группы Soundgarden, которая появилась в фильме Marvel «Мстители». Они обнаружили, что поп-музыка с тяжелыми басами и саундтреки к фильмам были более способны на вызвать выброс инсулина по сравнению с классической музыкой. И они также заставили клетки вырабатывать инсулин в течение нескольких минут после воздействия песни.

В частности, они обнаружили, что песня группы Queen We Will Rock You наиболее точно имитирует скорость высвобождения инсулина в нормальных бета-клетках поджелудочной железы.

Затем команда имплантировала МУЗЫКАЛЬНО-контролируемые инсулин-высвобождающие клетки мышам с диабетом. Слушая песню Queen по 15 минут один раз в день, количество инсулина в крови вернулось к нормальному уровню. Уровень сахара в крови также нормализовался. Напротив, у мышей, которые не подвергались воздействию песни, сохранялась гипергликемия.

Может ли музыка производить инсулин у людей?

Несмотря на эти многообещающие результаты, необходимо гораздо больше исследований, прежде чем этот музыкальный подход к производству инсулина можно будет рассматривать для использования человеком.

Одной из проблем является возможность производства слишком большого количества инсулина, что также может вызвать проблемы со здоровьем. Исследование Фуссенеггера показало, что разговоры и фоновый шум — от самолетов, газонокосилок или пожарных машин — не активируют систему производства инсулина у мышей. Кроме, нужно было, чтобы музыка звучала близко к животугде были имплантированы инсулин-высвобождающие клетки, контролируемые МУЗЫКОЙ.

В электронном письме Фуссенеггер объяснил, что необходимо провести обширные клинические испытания, чтобы гарантировать эффективность и безопасность метода и определить, как долго смогут прослужить клеточные имплантаты. Как и при попадании в организм любого инородного материала, отторжение тканей также является поводом для беспокойства.

Клеточная инженерия однажды может стать столь необходимой альтернативой частым инъекциям инсулина для миллионов диабетиков во всем мире. В будущем можно будет создать различные типы клеток, которые будут более комфортно высвобождать в организм другие лекарства.