Araştırmacılar Ses Dalgalarına Yanıt Veren İnsülin Salgılayan Hücreler Tasarladı.
ABD’de 37 milyondan fazla kişi diyabet hastasıdır. Amerikan Diyabet Derneği’ne göre, 2022 yılında 8,4 milyon Amerikalının kan şekerini düşürmek için insülin alması gerekiyordu. Ancak insülinin ağız yoluyla vücuda verilmesi zordur çünkü midede kolayca yok olan bir proteindir.
Araştırmacılar midede sindirime direnen haplar ve kan şekerini izleyip otomatik olarak insülin salgılayan deri bantları geliştiriyor olsa da, şu anda insülin almanın en güvenilir yolu sık sık enjeksiyon yapmaktır.
Indiana Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde farmakoloji ve toksikoloji profesörüyüm ve burada meslektaşlarımla birlikte ilaç dağıtım sistemleri üzerine çalışıyoruz. İlaçları vücuda sokmanın yenilikçi yollarını araştırmak, hastaların tedaviye yanıt verme ve tedaviye uyum sağlama düzeylerini iyileştirebilir. İnsülin almanın daha kolay bir yolu, diyabetli birçok insanın, özellikle de iğnelerden hoşlanmayanların kulağına müzik gibi gelecektir.
The Lancet Diabetes & Endocrinology’de yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, Queen grubunun müziği gibi belirli ses dalgalarına yanıt olarak insülin salgılayacak hücreler tasarladı. Daha kat etmesi gereken uzun bir yol olsa da, bu yeni sistem bir gün insülin enjeksiyonunun yerini bir doz rock ‘n’ roll ile alabilir.
Diyabet nedir?
Diyabet, vücut yeterince insülin üretemediğinde veya insüline yanıt veremediğinde ortaya çıkan kronik bir hastalıktır. İnsülin, vücut yiyecekleri sindirdiğinde kandaki şeker konsantrasyonunun yükselmesine yanıt olarak pankreasın ürettiği bir hormondur. Bu önemli hormon, şekeri kandan alıp enerji için kullanılacağı veya depolanacağı kaslara ve dokulara taşır.
İnsülin olmadan kan şekeri seviyeleri yüksek kalır ve sık idrara çıkma, susuzluk, bulanık görme ve yorgunluk gibi semptomlara neden olur. Tedavi edilmediği takdirde bu hiperglisemi, organ hasarına ve diyabetik komaya neden olarak hayatı tehdit edebilir. ABD Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre diyabet, böbrek yetmezliği, alt ekstremite ampütasyonları ve yetişkin körlüğünün 1 numaralı nedenidir ve ABD’de en yaygın sekizinci ölüm nedenidir.
Diyabet tedavisi basittir: Vücutta insülin eksikliği olduğunda, daha fazla insülin vermek. Bilim adamları hormonun nasıl üretileceği konusunda uzmanlaşmıştır, ancak vücuda almanın tek etkili yolu doğrudan enjeksiyon yapmaktır. Diyabet hastaları genellikle gittikleri her yere insülin şişeleri ve iğneleri taşımak zorundadır. Birçok insanın iğneden korktuğu düşünüldüğünde, bu durum hastalığı yönetmek için ideal bir yol olmayabilir.
Bu zorluk, araştırmacıları insülini daha kolay vermenin yeni yollarını aramaya itti.
Hücresel mühendislik nedir?
Hücreler yaşamın temel birimidir. Vücudunuz, özel işlevleri yerine getiren yüzlerce farklı hücre türünden oluşur. Bazı diyabet hastalarında, insülin üreten pankreas beta hücreleri arızalanmış veya ölmüştür. Peki ya bu kusurlu hücreleri, talep üzerine insülin üretebilecek yenileriyle değiştirmenin bir yolu olsaydı?
İşte burada hücresel mühendislik devreye giriyor. Hücresel mühendislik, insülin üretmek gibi belirli bir işlevi yerine getirmek için bir hücrenin genetik olarak değiştirilmesini içerir. İnsülin yapan geni hücrelere yerleştirmek zor değildir, ancak hücrenin ne zaman insülin yapacağını kontrol etmek zor olmuştur. İnsülin, başka herhangi bir zamanda değil, yalnızca yemekten sonra yüksek kan şekeri seviyelerine yanıt olarak yapılmalıdır.
Bilim insanları, hücresel aktiviteyi aktive etmek için uzaktan kumandalı bir cihaz gibi iyon kanallarını – bir hücrenin zarına gömülü olan ve kalsiyum veya klorür gibi iyonların akışını düzenleyen proteinler – kullanma fikrini araştırıyorlar. Zarlarında belirli tipte iyon kanalı bulunan hücreler ışık, elektrik, manyetik alanlar veya mekanik uyarım gibi belirli uyaranlara yanıt olarak aktive edilebilir. Bu tür iyon kanalları, hücrelerin ve organizmaların ışığa, manyetizmaya, dokunmaya veya sese tepki vermesine yardımcı olmak için duyusal cihazlar olarak doğal olarak mevcuttur. Örneğin, iç kulaktaki tüy hücreleri ses dalgalarına yanıt veren mekanosensitif iyon kanallarına sahiptir.
Hücresel mühendisliği Queen ile birleştirmek
İsviçre’nin Basel kentindeki bir üniversite olan ETH Zürih’ten biyomühendislik profesörü Martin Fussenegger, hücrelere belirli ses dalgalarına yanıt olarak insülin üretmeleri için sinyal vermek üzere uzaktan kumanda olarak mekanosensitif bir iyon kanalı kullanan yeni bir çalışmaya öncülük etti.
Bu “MUSIC kontrollü, insülin salgılayan hücreler” – MUSIC, müzikle indüklenebilir hücresel kontrolün kısaltmasıdır – laboratuvarda hoparlörlerin yanında kültürlendi. Ekibi, farklı yoğunluk ve hızlarda çeşitli müzik türlerini test etti.
Çaldıkları şarkılar arasında Michael Jackson’ın “Billie Jean”, Queen’in “We Will Rock You” ve Eagles’ın “Hotel California” gibi pop şarkıları; Beethoven’ın “Für Elise” ve Mozart’ın “Alla Turca” gibi klasik parçalar ve bir Marvel filmi olan “The Avengers “da yer alan Soundgarden’ın “Live To Rise” gibi film temaları vardı. Düşük bas ağırlıklı pop müziğin ve film müziklerinin klasik müziğe kıyasla insülin salınımını daha iyi tetikleyebildiğini ve hücrelerin şarkıya maruz kaldıktan birkaç dakika sonra insülin salgılayabildiğini buldular.
Özellikle, Queen’in “We Will Rock You” şarkısının normal pankreas beta hücrelerindeki insülin salınım hızını en iyi şekilde taklit ettiğini buldular.
Ekip daha sonra MUSIC kontrollü, insülin salgılayan hücreleri diyabetik farelere implante etti. Günde bir kez 15 dakika boyunca Queen şarkısını dinlemek, kanlarındaki insülin miktarını normal seviyelere döndürdü. Kan şekeri seviyeleri de normale döndü. Buna karşılık, şarkıya maruz kalmayan fareler hiperglisemik kaldı.
Müzik insanlarda insülin üretebilir mi?
Bu umut verici sonuçlara rağmen, insülin üretmeye yönelik bu müzikal yaklaşımın insan kullanımı için değerlendirilebilmesi için çok daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.
Endişelerden biri, çok fazla insülin üretme olasılığıdır ki bu da sağlık sorunlarına neden olabilir. Fussenegger’in çalışması, konuşmanın ve uçakların, çim biçme makinelerinin veya itfaiye araçlarının çıkardığı gürültü gibi arka plan gürültüsünün farelerde insülin üretim sistemini tetiklemediğini ortaya koydu. Müziğin ayrıca MÜZİK kontrollü, insülin salgılayan hücrelerin implante edildiği karın bölgesine yakın bir yerde çalınması gerekiyordu.
Fussenegger bir e-postada, tekniğin etkinliğini ve güvenliğini sağlamak ve hücresel implantların ne kadar süre dayanabileceğini belirlemek için kapsamlı klinik deneylerin yapılması gerektiğini açıkladı. Vücuda herhangi bir yabancı maddenin sokulmasında olduğu gibi, doku reddi de bir endişe kaynağıdır.
Hücresel mühendislik bir gün dünya çapında diyabet hastası milyonlarca insan için sık sık insülin enjeksiyonuna çok ihtiyaç duyulan bir alternatif sağlayabilir. Gelecekte, farklı hücre tipleri vücuttaki diğer ilaçları daha uygun bir şekilde salmak üzere tasarlanabilir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Araştırmacılar Ses Dalgalarına Yanıt Veren İnsülin Salgılayan Hücreler Tasarladı.
İnsülin Üretiminde Devrim: Pankreasa Bağlı Sinirlerle Yeniden Canlanma