انسولین هوشمند به‌کمک بیماران مبتلا به دیابت نوع یک می‌آید

زندگی با دیابت نوع ۱ کشمکشی طاقت‌فرسا با رژیم غذایی و ورزش و انسولین‌درمانی برای حفظ قندخون در سطح طبیعی است. درحالی‌که تلاش‌های زیادی برای راحت‌تر‌کردن زندگی افراد مبتلا به دیابت شده است، به‌تازگی رویکرد جدید امیدوارکننده‌ای ارائه شده که روی خود انسولین تمرکز دارد.

مایکل ویس، بیوشیمی‌دان دانشکده پزشکی دانشگاه ایندیانا در آمریکا و همکارانش سراغ مولکول انسولین رفته‌اند و ساختار آن را به‌گونه‌ای تغییر داده‌اند که به حضور کربوهیدراتی ساده پاسخ می‌دهد. هدف آن‌ها برقراری مجدد ارتباط میان فعال‌شدن انسولین و سطح قندخون است. اصلاح آن‌ها روی ویژگی‌ای متمرکز است که از قبل در شکل مولکول وجود دارد و لولایی محافظ است که به پروتئین اجازه می‌دهد هنگام بازبودن عمل کند و درحالت بسته‌بودن که مولکول کاری انجام نمی‌دهد، پایدار بماند.

به‌گزارش ساینس الرت، در آزمایش‌های ویس و گروهش از قند فروکتوز استفاده شد و نتایج آن‌ها نشان داد که می‌توان انسولین را دست‌کاری کرد؛ به‌طوری‌که فقط هنگامی سلول‌های کبدی را فعال کند که براثر مقدار مشخصی از قند فعال شود.

ایده یادشده که در این مرحله بیشتر از اینکه درمان باشد، اثبات مفهوم است، ازنظر تئوری می‌تواند همین تغییر را روی مولکول انسولین پیاده کند تا در حضور گلوکز فعال شود. این نتیجه راه را برای آزمایش بسیاری از فرضیات مرتبط با درمان دیابت هموار خواهد کرد. ویس می‌گوید این نوع انسولین هوشمند به‌طور بالقوه می‌تواند مراقبت‌های دیابت را متحول ‌کند و نگرانی بیماران را کاهش دهد.

در طراحی جدید، مولکول انسولین فقط در حضور کلیدی مانند یک مولکول قند ساده باز می‌شود.

دیابت نوع ۱ نوعی بیماری خودایمنی است که از هر ۱۰۰ هزار نفر، ۱۵ نفر را در سراسر جهان تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. در این بیماری، سیستم ایمنی سلول‌های موجود در پانکراس را تخریب می‌کند که مسئول تنظیم میزان هورمون انسولین مطابق با سطح گلوکز موجود در خون هستند.

بدون تحویل مقدار کنترل‌شده‌ای از انسولین به بدن در زمان مناسب، دروازه‌هایی که معمولا گلوکز را به سلول‌ها می‌رسانند، بسته باقی می‌مانند و سوخت‌رسانی به بافت‌ها و اندام‌های انرژی‌خواه در زمانی قطع می‌شود که بیشترین نیاز را دارند. این امر در قرن‌های گذشته برای بیماران دیابتی به‌معنای مرگ زودهنگام بود؛ اما خوشبختانه با کشف این موضوع که انسولین را می‌توان خالص‌سازی و تزریق کرد و به‌نوعی کار پانکراس را انجام داد، سرنوشت میلیون‌ها نفر تغییر کرد.

درمان مذکور درمانی مؤثر است؛ اما با مشکلاتی همراه است. میزان گلوکزی که بدن در هر لحظه به آن نیاز دارد، پیش‌بینی‌پذیر نسبت و سطح آن به‌طور ناگهانی افزایش و کاهش می‌یابد. بدون وجود انسولین کافی مقدار قندخون در وضعیت هایپر گلیسمی می‌ماند و علائمی نظیر تشنگی شدید، سردرد، تاری دید و خستگی را موجب می‌شود. اگر انسولین بیش‌از‌حد باشد، سلول‌ها به‌سرعت ذخیره گلوکز خون را برمی‌دارند و درعوض به حالت هیپوگلیسمی (افت قندخون) منجر می‌شود. قند پایین در شکل‌ خفیف به تعرق زیاد، گیجی، لرزش و تحریک‌پذیری منجر می‌شود؛ اما در شکل شدید، خطر تشنج را افزایش می‌دهد و گاهی مواقع مرگ را به‌دنبال دارد.

مطمئنا پیشرفت در دانش و فناوری به افراد کمک کرده است تا برای اجتناب از پیامدهای غم‌انگیز سطح قندخون خود را کنترل کنند؛ اما تبدیل مولکول انسولین به حسگر بیوشیمیایی مکانسیمی ایجاد می‌کند که وقتی قندخون به کمتر از نقطه‌ مشخصی می‌رسد، می‌تواند هورمون را بی‌اثر کند.

ویس می‌گوید دلیل مهم‌بودن انسولین پاسخ‌دهنده دربرابر گلوکز این است که بزرگ‌ترین مانع برای استفاده مؤثر از انسولین، خصوصا در دیابت نوع ۱، ترس از پیامدهای ناشی از افت شدید قندخون است. این مفهوم چیزی است که پژوهشگران دیگر در حال مطالعه‌ آن هستند.

سال گذشته، گروهی از دانشمندان دانشگاه کپنهاگ و شرکت بیوتکنولوژی Gubra موفقیت‌هایی در رویکردی مشابه به‌دست آوردند و فرمی از انسولین را تولید کردند که گروهی متصل داشت و در حضور گلوکز از آن جدا می‌شد تا ملکول بتواند عملکردش را انجام دهد. این انسولین که کارایی‌اش در موش‌ها نشان داده شده، انسولین خودکار بالقوه دیگری است که می‌تواند روزی در درمان‌ها استفاده شود. البته تا آن زمان، اتفاقات زیادی باید بیفتد و پژوهش‌های بیشتری باید انجام شود.

هورمون اصلاح‌شده درحالی‌که ازنظر تئوری مؤثر است، باید به‌اندازه کافی هوشمند باشد که آستانه‌های بسیار خاصی از گلوکز را تشخیص دهد. سال ۲۰۲۱ صدمین سال کشف انسولین است. در صد سال دیگر، کسانی که با مشکلات دیابت نوع ۱ درگیر هستند، ممکن است به صد سال گذشته به‌عنوان زمانی نگاه می‌کنند که در آن انسولین تغییراتی پیدا کرد.

این پژوهش در مجله PNAS منتشر شده است.