Што ако една шолја кафе може да помогне во лекувањето на ракот? Истражувачите од Медицинскиот центар на Универзитетот Тексас веруваат дека тоа е можно. Со комбинирање на кофеинот со алатката за генетска модификација ЦРИСПР (CRISPR), научниците отвораат нови третмани за долгорочни болести, како што се ракот и дијабетесот, користејќи стратегија позната како хемогенетика, пишува „Фис.орг“.

Институтот за бионауки и технологија е специјализиран за проучување на медицината на клеточно, епигенетско и генетско ниво. Хемогенетиката се однесува на способноста за контрола на клеточното однесување преку надворешно применети мали молекули, често лекови или диететски соединенија, кои активираат генетски инженерски создадени „прекинувачи“ внатре во клетките.

За разлика од традиционалните лекови кои имаат широко дејство врз многу ткива, хемогенетските пристапи се дизајнирани да делуваат само врз клетките кои се генетски програмирани да реагираат.

Најновото истражување се надоврзува на постојното знаење за генетските „прекинувачи“ во клетките, воведувајќи нов хемогенетски пристап кој користи ЦРИСПР и кофеин. Процесот започнува со претходно „инсталирање“ на клетките. Гените што кодираат нанотело, неговиот соодветен протеин и ЦРИСПР механизмот се доставуваат со помош на воспоставени методи за трансфер на гени, овозможувајќи клетките самостојно да ги произведуваат овие компоненти.

Откако овој молекуларен склоп ќе се воспостави, процесот може да се контролира однадвор. Кога лицето подоцна ќе внесе доза кофеин од 20 мг, на пример преку кафе, чоколадо или газиран пијалак, тоа предизвикува врзување на нанотелото и соодветниот протеин, со што се активираат ЦРИСПР генетските модификации во клетките.

Овој метод исто така им овозможува на научниците да ги активираат Т-клетките, што не е возможно со други методи на генетска модификација. Т-клетките служат за складирање на меморијата за претходни инфекции, чувајќи обрасци што помагаат во борбата против идните закани. Способноста рачно да се активираат овие клетки би можела да им даде на истражувачите нов начин за насочување на имунолошкиот систем против специфични болести.

Покрај тоа, откриено е дека одредени лекови можат да го обратат процесот, предизвикувајќи раздвојување на протеините и на тој начин запирајќи ги понатамошните генетски промени, што овозможува уште поголема контрола врз начинот на користење на системот – важно за безбедни и реверзибилни хемогенетски терапии.

На пример, лекарите би можеле привремено да ја паузираат активноста на генетската модификација за пациентите да се одморат од стресот или несаканите ефекти поврзани со третманот, а потоа повторно да го активираат системот кога условите ќе бидат оптимални, овозможувајќи контролата на гените да се прилагодува со текот на времето, наместо да биде постојано вклучена.

– Исто така, можете инженерски да ги креирате овие молекули слични на антитела за да работат со системи индуцирани од рапамицин, така што со додавање на друг лек, како рапамицин, можете да постигнете спротивен ефект. На пример, ако на почетокот протеините A и B се раздвоени, додавањето кофеин ги спојува, обратно, ако протеините A и B првично се споени, додавањето лек како рапамицин може да предизвика нивно раздвојување – велат научниците.

Рапамицинот е широко достапен имуносупресив кој традиционално се користи за спречување на отфрлање на трансплантирани органи. Тој делува така што го блокира нападот на белите крвни зрнца врз туѓите ентитети во телото. Неговата достапност го прави главен кандидат за вакви примени.

Со помош на нанотела што можат да се активираат со кофеин, научниците еден ден би можеле да лекуваат низа болести. Долгорочно гледано, би можело да се создадат клетки што ќе им овозможат на луѓето со дијабетес да го зголемат производството на инсулин со едноставно испивање шолја кафе.

Освен инсулинот, технологијата може да се прилагоди за контрола на други важни молекули, како оние што ги активираат Т-клетките. Во терапијата на ракот, на пример, кофеинските нанотела би можеле да се вградат во Т-клетките, со што лекарите би имале хемогенетска контрола врз тоа кога, каде и колку силно имунолошкиот систем ги напаѓа туморите.

Во лабораториски студии на животински модели, откриено е дека кофеинот, како и неговите метаболити, како теоброминот, кој е во изобилство присутен во чоколадото или какаото, можат да предизвикаат одговор и да овозможат модификација со ЦРИСПР методата. Овој облик на лекување е подостапен, полесен за контрола и има помалку несакани ефекти од другите третмани.

Иако слични техники за активација веќе се познати, оваа овозможува многу поголема контрола при вклучување и исклучување на системот. Кога се воведува кофеинот, истражувачите имаат неколку часа, односно времето на метаболизација на кофеинот за да ги контролираат вклучените физиолошки процеси или генетската модификација. Потоа може да се примени рапамицин како сигнал за запирање, што доведува до раздвојување на протеините и прекин на процесот. Малку постоечки пристапи овозможуваат вакво ниво на координирана контрола на започнување и запирање, поради што овој метод е особено погоден и за истражувачки и за терапевтски примени.

– Ова е прилично модуларно. Можете да го интегрирате во теоброминот и ЦАР-T клетки, а ако сакате да индуцирате некоја терапевтска експресија на ген, како инсулин или други работи, сè е прилагодливо на многу прецизно контролиран начин – велат научниците.

Целта е унапредување на работата кон понатамошни претклинички студии и истражување на повеќе начини за употреба на кофеинските нанотела и ЦРИСПР методата за лекување на широк спектар медицински состојби, приближувајќи ги обичните молекули чекор поблиску до улогата на алатки за прецизна медицина.

– Нè возбудува идејата за пронаоѓање нова намена за добро познати лекови и дури и за вообичаени состојки како кофеинот. Наместо самите да делуваат како терапии, молекулите како кофеинот или рапамицинот можат да служат како прецизни контролни сигнали за софистицирани клеточни и генски терапии – велат истражувачите.

– Бидејќи овие соединенија веќе се добро познати, овој пристап отвора практичен пат кон клиничка примена. Се надеваме дека еден ден лекарите ќе користат едноставни, познати супстанции за фино прилагодување на моќни терапии на безбеден и реверзибилен начин – додаваат тие.