زراعة خلايا «مهندسة» تحت الجلد لإنتاج الإنسولين

يتم التحكم فيها بالضوء وتعالج السكري دون الحاجة لأدوية

صمم باحثو جامعة «تافتس» الأميركية، خلايا «بيتا» المسؤولة عن إفراز الإنسولين بالبنكرياس، بحيث تزرع تحت الجلد، ويتم التحكم فيها بالضوء، لتعمل على إنتاج أكثر من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف المستوى المعتاد لهذا الهرمون، وذلك لتعويض انخفاض إنتاجه، أو تقليل استجابة الجسم له الموجودة لدى المصابين بالسكري.
وهرمون الإنسولين يلعب دوراً مركزياً في التحكم الدقيق في مستويات الغلوكوز، وهو الوقود الأساسي الذي تستخدمه الخلايا، وفي النوع الثاني من داء السكري، وهو الشكل الأكثر شيوعاً للمرض، تصبح خلايا الجسم غير فعالة في الاستجابة له، ونتيجة لذلك يمكن أن يصبح الغلوكوز في الدورة الدموية مرتفعاً بشكل خطير (ارتفاع السكر في الدم) بينما لا يستطيع البنكرياس إنتاج ما يكفي منه للتعويض. وفي النوع الأول من داء السكري، يتم تدمير خلايا «بيتا»، وهي الخلايا الوحيدة في الجسم التي تنتجه، بواسطة الجهاز المناعي، مما يؤدي إلى نقص كامل في الهرمون.
ويشمل العلاج الحالي إعطاء الأدوية التي تعزز إنتاجه عن طريق خلايا «بيتا» بالبنكرياس، أو الحقن المباشر له، لتكملة الإمدادات المنتجة بشكل طبيعي. وفي كلتا الحالتين، يصبح تنظيم نسبة الغلوكوز في الدم عملية يدوية تحتاج إلى تدخل دوائي، بعد قراءات دورية لمستويات الغلوكوز.
وتغني الطريقة الجديدة التي تم الإعلان عنها في العدد الأخير من دورية «علم الأحياء الصناعية» (ACS) عن العلاج التقليدي؛ حيث تعمل على زيادة إنتاج الإنسولين مع الحفاظ على الصلة بين إطلاقه وتركيز الغلوكوز في مجرى الدم. وتم إنجاز ذلك من خلال الاستفادة من علم «البصريات الوراثية»، وهو نهج يعتمد على البروتينات الحساسة للضوء، أي التي تمتلك خاصية تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية؛ حيث يمكن استخدامها في تحفيز الخلايا العصبية باستخدام الضوء.
وبالاستفادة من هذا العلم، تم تصميم خلايا «بيتا» البنكرياس بجين يقوم بترميز إنزيم «أدينيل سيكلاز» (PAC) القابل للتفعيل بالضوء؛ حيث ينتج هذا الإنزيم جزيء أحادي فوسفات الأدينوسين الدوري (CAMP) عند تعريضه للضوء الأزرق، والذي بدوره يحفز إنتاج الإنسولين.
وباستخدام هذه الطريقة، يمكن أن يزيد إنتاج الهرمون من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف، ولكن فقط عندما تكون نسبة الغلوكوز في الدم مرتفعة. وعند مستويات منخفضة من الغلوكوز يبقى إنتاج الإنسولين منخفضاً، وهذا يتجنب العيب الشائع لعلاجات مرض السكري التي يمكن أن تعوض بشكل مفرط نقص الإنسولين، وتترك المريض مع سكر زائد في الدم، أو انخفاض خطير للسكر في الدم.
وخلال التجارب التي تمت على نماذج لفئران التجارب المصابة بالسكري، وجد الباحثون أن زرع خلايا «بيتا» المهندسة تحت الجلد، أدى إلى تنظيم نسبة السكر في الدم، وارتفاع مستويات الإنسولين في البلازما عند التعرض للضوء الأزرق.
وقال إيمانويل تزاناكاكيس، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية بجامعة «تافتس» والمؤلف المشارك بالدراسة، في تقرير نشره موقع الجامعة أول من أمس: «الخلايا المهندسة تقوم بإنتاج الإنسولين بشكل طبيعي، ووظيفة الضوء تعزيز إنتاج الخلايا لجزيء أحادي فوسفات الأدينوسين الدوري (CAMP) فقط، لحمله على صنع مزيد من الإنسولين، عند الحاجة فقط». وأضاف: «الضوء الأزرق ببساطة ينقل الإنتاج من الوضع العادي إلى وضع التعزيز عند الحاجة إلى ذلك».