پروبیوتیک هوشمند برای درمان دیابت نوع ۲؛ باکتری مهندسی شده ای که هنگام افزایش قند خون GLP-1 تولید می کند
دانشمندان چینی نوعی پروبیوتیک مهندسی شده ساخته اند که می تواند در روده به تغییرات سطح گلوکز پاسخ دهد و در زمان افزایش قند خون، هورمون GLP-1 تولید کند. این فناوری در آزمایش های انجام شده روی موش ها و میمون های مبتلا به دیابت نوع ۲ توانسته است به کنترل بهتر قند خون کمک کند.
پژوهشگران دانشگاه نرمال شرق چین در شانگهای این سامانه را GIFT نامیده اند؛ مخفف عبارت «پروبیوتیک دارای حسگر گلوکز و پاسخ عملکردی». نتایج این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است. با این حال، هنوز هیچ آزمایش انسانی برای این فناوری انجام نشده و بنابراین نمی توان از آن به عنوان درمان تایید شده دیابت یا جایگزین اوزمپیک برای انسان نام برد.
GIFT چیست و چگونه کار می کند؟
ایده اصلی این فناوری، تبدیل یک باکتری پروبیوتیک به یک سیستم زنده برای تولید دارو است. برخلاف داروهایی که معمولا در زمان مشخص و با دوز مشخص مصرف می شوند، GIFT تلاش می کند تولید ماده درمانی را با وضعیت گلوکز در بدن هماهنگ کند.
پژوهشگران از سویه Escherichia coli Nissle 1917 یا EcN به عنوان سلول پایه استفاده کردند. این سویه یک باکتری پروبیوتیک شناخته شده است که قابلیت زنده ماندن موقت در دستگاه گوارش را دارد. سپس یک مدار ژنتیکی به آن اضافه شد که بتواند افزایش گلوکز را تشخیص دهد و در پاسخ، تولید GLP-1 را فعال کند.
مراحل عملکرد این سامانه به طور خلاصه شامل موارد زیر است:
- با افزایش گلوکز، فعالیت مدار حسگر در باکتری افزایش پیدا می کند.
- پروتئین تنظیم کننده HexR در این مدار نقش حسگر مولکولی را بر عهده دارد.
- در شرایط افزایش گلوکز، سیگنال های متابولیکی باعث فعال شدن مدار ژنتیکی می شوند.
- با فعال شدن مدار، ژن مربوط به GLP-1 بیان می شود و باکتری این مولکول درمانی را تولید می کند.
- زمانی که سطح گلوکز کاهش پیدا می کند، فعالیت این مدار نیز کاهش می یابد و تولید GLP-1 محدود می شود.
چرا GLP-1 برای درمان دیابت اهمیت دارد؟
GLP-1 یکی از هورمون های طبیعی بدن است که در تنظیم قند خون نقش دارد. این هورمون پس از دریافت مواد غذایی در دستگاه گوارش آزاد می شود و می تواند ترشح انسولین را در پاسخ به افزایش گلوکز تقویت کند. داروهای گروه آگونیست گیرنده GLP-1 نیز با تقلید یا تقویت برخی از اثرات این مسیر، برای درمان دیابت نوع ۲ و در برخی موارد برای مدیریت وزن استفاده می شوند.
اوزمپیک با ماده فعال سماگلوتاید یکی از شناخته شده ترین داروهای این گروه است. اما GIFT قرار نیست همان دارو را در قالب باکتری تولید کند. هدف پژوهشگران این است که یک سیستم زنده ایجاد کنند که بتواند در پاسخ به وضعیت گلوکز، ماده درمانی مورد نظر را در بدن تولید کند.
تفاوت GIFT با داروهای معمول GLP-1 چیست؟
داروهای GLP-1 معمولا بر اساس یک برنامه درمانی مشخص و با دوز تعیین شده مصرف می شوند. بدن بیمار در هر لحظه همان دارو را با توجه به شرایط فیزیولوژیک خود تنظیم نمی کند؛ بلکه دوز توسط پزشک و برنامه درمانی مشخص می شود.
GIFT ایده متفاوتی را دنبال می کند. در این روش، باکتری مهندسی شده می تواند به صورت موقت در روده حضور داشته باشد و زمانی که شرایط گلوکز برای فعال شدن مدار مناسب است، تولید ماده درمانی را افزایش دهد. به همین دلیل پژوهشگران از مفهوم «حس کردن و پاسخ دادن» برای توضیح عملکرد آن استفاده کرده اند.
این ویژگی می تواند در آینده امکان طراحی درمان هایی با تنظیم خودکار را فراهم کند، اما هنوز مشخص نیست این سامانه در بدن انسان تا چه اندازه دقیق، قابل کنترل و ایمن خواهد بود.
آزمایش های GIFT روی موش ها و میمون ها چه نشان داد؟
پژوهشگران برای بررسی عملکرد این پروبیوتیک، آن را در چندین مدل حیوانی دیابت آزمایش کردند. نتایج نشان دادند که GIFT می تواند در مدل های مختلف موشی به کنترل قند خون کمک کند و در مدل میمون مبتلا به دیابت نوع ۲ نیز پاسخ درمانی نشان داده است.
در آزمایش های طولانی مدت حیوانی، پژوهشگران علاوه بر کنترل گلوکز، بهبودهایی در برخی شاخص های چربی خون و کاهش بعضی عوارض مرتبط با دیابت را نیز گزارش کردند. این یافته ها از نظر پژوهشی امیدوارکننده هستند، اما به هیچ عنوان به معنی اثبات اثربخشی یا ایمنی درمان در انسان نیستند.
آیا این پروبیوتیک برای انسان قابل استفاده است؟
فعلا پاسخ قطعی به این سوال وجود ندارد. پژوهش منتشر شده در Nature تنها نتایج آزمایش های پیش بالینی روی موش ها و میمون ها را گزارش کرده است و هنوز آزمایش بالینی انسانی برای GIFT منتشر نشده است. بنابراین مصرف این باکتری برای درمان دیابت در انسان در حال حاضر یک روش درمانی تایید شده نیست.
پیش از استفاده پزشکی، باید موضوعاتی مانند ایمنی طولانی مدت، میزان دقیق تولید GLP-1، کنترل رفتار باکتری در روده، احتمال تغییرات ناخواسته و نحوه حذف یا کنترل باکتری از بدن بررسی شوند. همچنین مشخص شدن استانداردهای تولید و الزامات قانونی برای یک «داروی زنده» اهمیت زیادی خواهد داشت.
بزرگ ترین چالش این فناوری چیست؟
یکی از مهم ترین پرسش ها این است که آیا می توان عملکرد یک باکتری مهندسی شده را در بدن انسان با همان دقتی که در آزمایشگاه و مدل های حیوانی مشاهده می شود، کنترل کرد. روده انسان محیطی بسیار پیچیده است و ترکیب میکروبیوم، رژیم غذایی، داروها و شرایط فیزیولوژیک می تواند بر رفتار باکتری اثر بگذارد.
از طرف دیگر، یک درمان زنده باید از نظر ایمنی، پایداری ژنتیکی و کنترل فعالیت به دقت بررسی شود. به همین دلیل فاصله میان موفقیت در مدل حیوانی و تبدیل شدن یک فناوری به داروی انسانی می تواند قابل توجه باشد.
جمع بندی
GIFT یکی از نمونه های جدید پزشکی مبتنی بر زیست شناسی مصنوعی است؛ فناوری ای که در آن یک باکتری به جای اینکه صرفا به عنوان یک میکروارگانیسم مورد مطالعه قرار بگیرد، به یک سیستم قابل برنامه ریزی برای تولید ماده درمانی تبدیل می شود.
پژوهش منتشر شده در Nature نشان داده است که این پروبیوتیک مهندسی شده می تواند افزایش گلوکز را تشخیص دهد و در پاسخ به آن GLP-1 تولید کند و در مدل های حیوانی دیابت به کنترل قند خون کمک کند.
با این حال، هنوز زود است که GIFT را جایگزین اوزمپیک یا سایر داروهای دیابت بدانیم. این فناوری هنوز وارد مرحله آزمایش انسانی نشده است و ایمنی و اثربخشی آن در انسان باید در مطالعات بالینی مشخص شود.
لینک کوتاه این خبر: https://letafat.net/?p=7426
