Электрогенетический инсулин
Нужный уровень инсулина в крови можно поддерживать с помощью имплантата, который выделяет гормон в ответ на радиосигнал.
В норме уровень инсулина повышается после еды: специальные клетки поджелудочной железы (бета-клетки), которые его синтезируют, чувствуют повышение уровня глюкозы в крови, и выделяют инсулин. Клетки тела получают инсулиновый сигнал и начинают активно поглощать глюкозу. Но если клетки поджелудочной железы не работают, если их мало, если они погибли (как при диабете первого типа), то за уровнем инсулина приходится следить самому.
Уровень инсулина должен повышаться своевременно, его не должно быть ни слишком мало, ни слишком много. Обычные инсулиновые инъекции нужно делать строго перед едой, и ни в коем случае не забыть поесть после инъекции, иначе уровень сахара упадёт очень сильно. Однако уже сравнительно давно есть препараты инсулина длительного действия: они начинают действовать не сразу, а спустя час, два, а то и восемь часов, и действуют потом такие препараты тоже очень долго, до 30 часов. Инсулин постепенно высвобождается в кровь, как бы имитируя нормальную работу инсулинсинтезирующих клеток поджелудочной.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха пошли ещё дальше и сконструировали инсулиновый имплантат, который выдаёт инсулин по радиосигналу снаружи. Имплантат состоит из двух частей, электронной и клеточной. Электронная часть – это микросхема, которая получает сигнал и генерирует электрический импульс. В клеточной части сидят живые бета-клетки, которые принимают электрический импульс и в ответ высвобождают инсулин.
Разумеется, клетки эти не простые, а модифицированные: они синтезируют белки, которые пропускают через мембрану ионы кальция и калия. Молекулярные ионные ворота чувствуют электрический импульс, ионы начинают входить в клетку и выходить из неё, и такая перегруппировка ионов включает цепочку внутриклеточных сигналов, которые доходят до инсулинового гена.
В другом варианте клетки и так синтезировали инсулин, накапливая его внутри себя в мембранных пузырьках-везикулах – электрический импульс заставлял клетку подвести эти пузырьки к наружной мембране и опорожнить их вовне. В статье в Science говорится, что имплантат успешно работал у мышей с диабетом первого типа: концентрация инсулина достигала пика через 10 минут после сигнала, и сахар в крови быстро снижался до нормального уровня.
Такой имплантат можно включать от приложения в смартфоне, более того, сам имплантат можно усовершенствовать так, чтобы он чувствовал уровень глюкозы в крови, чтобы он работал автономно, подобно сердечным ритмоводителям. Правда, клетки в нём всё равно придётся периодически менять, и эта процедура явно не должна быть сложной и дорогой, иначе электрогенетический имплантат не выдержит конкуренции с другими инсулиновыми средствами.
