Диабет является одной из самых частых проблем со здоровьем, от которой страдают 415 миллионов взрослых во всем мире. Рынок устройств для лечения диабета вызрел многомиллиардную индустрию благодаря развитию технологий. Самая большая проблема, связанная с диабетом и его лечением, заключается в том, что для этого необходимо постоянно залипать иглы, либо для контроля сахара в крови, либо для введения инсулина. После введения инсулиновых пластырей ситуация немного улучшилась, но это все еще не идеальное решение. Идеальным способом было бы активировать организм для выработки инсулина, когда это необходимо, так же, как работает естественная система, и команда ученых из Восточно-Китайского педагогического университета добилась успеха.
Исследование под руководством Хайфэна Е было опубликовано в журнале Science Translational Medicine. Вдохновленный системами умного дома, он объединяет две новые области медицины: клеточную терапию и оптогенетику с телекоммуникационными технологиями. Оптогенетика – это метод, который использует свет для регулирования клеточной активности. Идея была применена, чтобы восстановить сердечные ритмы, обратить слепоту и активировать хищные инстинкты у мышей.
Команда настроила некоторые клетки, позволяя им создавать инсулин при освещении световыми волнами из далекой красной области. Процесс производства инсулина может быть активирован в клетках, которые используют смартфон, чтобы зажечь красные светодиоды (FRL). Исследователи встроили свет и усиленные клетки в биосовместимую оболочку для имплантации под кожу мышей с диабетом.
Имплантат с дальним красным светодиодом и сконструированными ячейками перед тем, как встраивать его под кожу диабетической мыши.Вся система состоит из генно-инженерных ячеек, светодиодной системы управления с электромагнитной цепью, приложения для смартфона для управления светом и глюкометра, который передает гликемические показатели в приложение через Bluetooth. Глюкометр выполняет периодические тесты уровня глюкозы в любое время. Затем приложение анализирует эти результаты, чтобы определить необходимое количество инсулина, и дает команду блоку управления светодиодами, чтобы светодиоды освещали клетки, которые затем начинают вырабатывать инсулин. Мышей подвергали воздействию четырех часов света каждый день, что поддерживало устойчивый уровень выработки инсулина непрерывно в течение 15 дней. Воздействие света всего лишь в течение двух часов привело к уровню сахара в крови у мышей, не страдающих диабетом, без гипогликемических побочных эффектов.
(LR) Блок управления, приложение для смартфона и матрица FRL.Исследование является продолжением работы, которую вы начали в качестве кандидата наук. студент в ETH Zurich, где он использовал синий свет для контроля уровня глюкозы у мышей. Было установлено, что постоянное воздействие синего света токсично для млекопитающих, поэтому команда переключилась на FRL. Дальний красный свет обычно используется в инфракрасных лампах физиотерапии. Это исследование, в частности, фокусируется на лечении диабета, но эта же идея может быть применена и к другим метаболическим заболеваниям.
Инженерные клетки в организме мышей получают сигнал на выработку инсулина, когда загорается дальний красный светодиодКоманда смогла предоставить успешное подтверждение концепции, но предстоит еще много работы, чтобы применить систему к людям. Система все еще требует взятия крови вручную и очень близко к электромагнитной цепи. Это ограничивает мобильность, одновременно подвергая их воздействию электромагнитного излучения. Прежде чем система выйдет из лаборатории, потребуется подтверждение для пациентов, проходящих как традиционное лечение, так и оптогенетическую систему.
Исследователи предполагают, что глюкометр можно заменить непрерывным монитором глюкозы, имплантированным в организм. Использование клинически одобренных батарей может позволить пользователям больше двигаться, исключая электромагнитную катушку. Проблема сохраняется с тестированием клеток пациента, и команда разрабатывает планы проведения этих тестов в больницах.
Источник: Американская ассоциация содействия развитию науки
Изображения: Шанхайская ключевая лаборатория регуляторной биологии
