Diabetes tipo 2: usando café para 'controle da glicose'
Um dia, as pessoas com diabetes tipo 2 poderão regular o açúcar no sangue bebendo chá ou café, graças à biologia sintética.
Cientistas da ETH Zurich, na Suíça, desenvolveram e testaram um circuito de genes sintéticos que responde às concentrações de cafeína nas bebidas.
Ele consegue isso liberando um composto de controle de glicose usado para tratar diabetes tipo 2.
Os pesquisadores inseriram o circuito nas células e os implantaram em camundongos diabéticos.
Eles mostraram que o consumo de café reduziu os níveis de glicose no sangue de acordo com diferentes doses de cafeína.
Depois que a cafeína entrou na corrente sanguínea dos ratos, ela ativou o circuito do gene sintético, fazendo com que ele liberasse o composto para reduzir os níveis de glicose.
Os pesquisadores relatam suas descobertas em um artigo de estudo publicado recentemente na revista. Nature Communications.
O fardo do diabetes está crescendo em todo o mundo
O diabetes é um problema crescente de saúde pública que afeta centenas de milhões de pessoas em todo o mundo.
A epidemia se deve principalmente ao aumento das taxas de diabetes tipo 2, uma condição que se desenvolve quando as células perdem a capacidade de empregar insulina para converter glicose, ou açúcar no sangue, em energia.
Nos Estados Unidos, aproximadamente 23,1 milhões de casos de diabetes foram diagnosticados - a grande maioria deles do tipo 2. O custo anual estimado dessa carga ultrapassa US $ 245 bilhões.
Mas, embora os tratamentos tenham avançado significativamente nos últimos anos e possam reduzir significativamente o risco de complicações, o diabetes ainda é a sétima causa de morte nos EUA.
Esse fardo poderia ser reduzido se mais indivíduos atingissem as metas de tratamento recomendadas por seus médicos. Os especialistas sugerem que precisamos de melhores “modelos de atendimento” para enfrentar o problema.
Atualmente, os pacientes devem monitorar os níveis de glicose no sangue após cada refeição e responder prontamente a qualquer aumento com o tratamento prescrito.
Biologia sintética e circuitos genéticos
Os pesquisadores descrevem a biologia sintética como uma “fusão entre engenharia e biologia” que, nos últimos anos, permitiu aos cientistas desenvolver circuitos de genes para uso biomédico.
Os circuitos de genes sintéticos reprogramam as células para usar seu maquinário existente de uma maneira particular.
Um exemplo disso é o desenvolvimento de “interruptores moleculares” que podem controlar rigidamente as células do sistema imunológico em uma tentativa de tornar o tratamento do câncer mais seguro e preciso.
Os cientistas enfrentam vários desafios ao projetar circuitos de genes sintéticos. Entre elas está a escolha do gatilho certo para que o circuito não seja ativado por engano e a garantia de que a resposta se limite ao necessário e não produza efeitos colaterais.
Produção de peptídeo desencadeada por cafeína
No artigo, os cientistas descrevem como criaram “receptores totalmente sintéticos que detectam cafeína” em níveis equivalentes aos presentes em uma xícara de café típica.
Receptores são proteínas que ficam na superfície das células e reagem apenas quando encontram uma molécula específica, como uma chave única inserida em uma fechadura. Este ato de ligação desencadeia uma reação específica dentro da célula.
Aqui, o gatilho é a cafeína e a reação é a produção do "peptídeo 1 sintético semelhante ao glucagon humano", que é um composto usado no tratamento do diabetes tipo 2 para reduzir os níveis de glicose no sangue.
Os autores do estudo chamam o circuito genético de "regulador avançado estimulado por cafeína (C-STAR)". Eles testaram o C-STAR inserindo-o em "células projetadas".
Os pesquisadores testaram a resposta das células C-STAR a várias fontes e doses de cafeína em laboratório, incluindo marcas comerciais de bebidas. Eles também implantaram as células em camundongos que foram criados para desenvolver diabetes tipo 2.
‘Melhor controle da glicose’
Tanto nos testes celulares quanto nos camundongos implantados com células C-STAR, a presença de cafeína desencadeou uma mudança reversível e dependente da dose na expressão do gene.
No início, a equipe apenas testou o efeito do gatilho ligando-o a um “gene repórter” que codificava para uma proteína que eles poderiam testar.
Em seguida, a equipe de pesquisa substituiu o gene repórter por um gene que codifica para “uma proteína projetada clinicamente licenciada” para o tratamento de diabetes tipo 2, que é o peptídeo 1 sintético semelhante ao glucagon humano.
Uma vez acionado, o circuito fez com que as células produzissem o peptídeo 1 semelhante ao glucagon. Os camundongos tratados apresentaram controle da glicose "substancialmente melhorado" em comparação com os controles não tratados.
‘Terapia integrada com estilo de vida’
A equipe sugere que uma das vantagens de usar a cafeína como gatilho é que ela é "não tóxica, barata e está presente apenas em bebidas específicas".
O novo estudo mostra que é possível “ajustar” tratamentos baseados em circuitos de genes sintéticos para reagir às bebidas do dia-a-dia “como chá e café sem suplementação de quaisquer produtos químicos adicionais”, observam os autores.
Além disso, "integrando terapia com estilo de vida", os pesquisadores sugerem que a abordagem pode ser uma forma de fazer com que os pacientes cumpram mais prontamente os regimes de tratamento, conforme eles concluem:
“Capitalizando hábitos culturais rotineiros, as terapias baseadas em tais sistemas devem se integrar perfeitamente ao estilo de vida das pessoas e, portanto, podem ser um pilar fundamental sobre o qual a nova geração da medicina personalizada pode construir.
