Implant obniża poziom cukru we krwi. Zastąpi leki na cukrzycę?

Nowatorska metoda polega na pozbywaniu się nadmiaru glukozy z organizmu. Implant przekształca ją w substancję wydalaną z moczem. Jego działanie naukowcy sprawdzili u myszy z cukrzycą. Artykuł na ten temat ukazał się w czasopiśmie "Science".

Jak przypomnieli autorzy, cukrzyca typu 2 jest jedną z najczęstszych chorób metabolicznych.

Jej rozwojowi sprzyjają m.in. nadwaga, otyłość, brak aktywności fizycznej i długotrwałe spożywanie nadmiernej ilości kalorii, czyli dostarczanie organizmowi więcej energii z pożywienia niż potrzebuje. Nadmiar ten może być magazynowany w postaci tłuszczu, co prowadzi do dalszego przyrostu masy ciała. Istniejące leki, w tym insulina, pomagają kontrolować poziom cukru we krwi, ale nie zawsze rozwiązują problem nadmiaru energii. Dlatego mimo leczenia pacjenci mogą nadal przybierać na wadze.

- Na świecie w 2023 roku tylko około 40 proc. osób leczonych na cukrzycę osiągało optymalne efekty i skutecznie obniżało poziom cukru - informowali autorzy analizy opublikowanej we wrześniu ub.r. na łamach "The Lancet Diabetes & Endocrinology", o której pisaliśmy tutaj. Jak wskazywali pomimo szerokiego dostępu do skutecznych terapii, takich jak insulina, metformina czy leki z grupy GLP-1, jedynie 4 na 10 pacjentów uzyskiwało optymalne rezultaty. Według badaczy z Institute for Health Metrics and Evaluation w Waszyngtonie to sygnał, że dalsze wysiłki powinny być ukierunkowane na poprawę jakości leczenia.

- Osoby z cukrzycą często zmagają się z innymi schorzeniami, jak nadciśnienie lub przewlekła choroba nerek, co komplikuje leczenie - tłumaczyli naukowcy.

Implant ma usuwać nadmiar glukozy z krwi

Szwajcarscy naukowcy zaproponowali inne podejście. Zamiast wpływać na sposób, w jaki organizm wykorzystuje glukozę, postanowili bezpośrednio usuwać jej nadmiar z krwi za pomocą niewielkiego urządzenia elektronicznego.

Kluczowym elementem implantu jest specjalny katalizator, który pod wpływem energii elektrycznej umożliwia przekształcanie glukozy w glukonian. Składa się on z grafitowej struktury pokrytej nanocząstkami złota, na których umieszczono jeszcze mniejsze cząstki platyny.

Powstały glukonian jest następnie usuwany z organizmu przez nerki wraz z moczem. Dzięki temu nadmiarowy cukier nie jest wykorzystywany jako źródło energii ani magazynowany w postaci tłuszczu.

Jak podkreślili naukowcy, ponieważ implant nie zawiera składników biologicznych, takich jak żywe komórki czy enzymy, jego produkcja będzie dość łatwa. Rozwiązania wykorzystujące takie elementy są bowiem bardziej wymagające pod względem trwałości, zgodności z organizmem i bezpieczeństwa.

Działa, gdy poziom cukru wzrasta

Urządzenie wyposażono w elektroniczny układ sterujący, umieszczony w obudowie wykonanej za pomocą drukarki 3D, a energia potrzebna do jego działania jest dostarczana bezprzewodowo.

Cały system zaprojektowano tak, aby reagował na zmiany poziomu cukru we krwi. Wykorzystuje do tego czujnik glukozy podobny do tych, jakie osoby z cukrzycą noszą na ramieniu. Czujnik stale monitoruje stężenie glukozy w płynie otaczającym komórki i przesyła dane przez bluetooth do smartfona lub smartwatcha.

Gdy po posiłku poziom cukru nadmiernie wzrośnie, system automatycznie uruchamia implant. Katalizator zaczyna wówczas przekształcać glukozę w glukonian, a po osiągnięciu pożądanego stężenia wyłącza się, co ma zapobiegać niebezpiecznej hipoglikemii (niedocukrzeniu).

Obniża poziom cukru i coś jeszcze

Najpierw naukowcy przetestowali swój wynalazek w warunkach laboratoryjnych. Wykorzystali do tego zbiornik zawierający pięć litrów roztworu glukozy, czyli objętość zbliżoną do ilości krwi w organizmie dorosłego człowieka. Eksperyment wykazał, że katalizator jest w stanie skutecznie przekształcać glukozę na taką skalę.

Następnie sprawdzili działanie implantu u myszy z cukrzycą. Okazało się, że urządzenie pozwalało precyzyjnie kontrolować glikemię, a do tego u zwierząt zaobserwowano spadek masy ciała.

Implant działał niezawodnie podczas sześciotygodniowych testów i był dobrze tolerowany przez organizmy gryzoni. Badacze nie stwierdzili również żadnych uszkodzeń tkanek spowodowanych działaniem prądu ani wydzielaniem ciepła.

Kontrola poziom glukozy

Zdaniem prof. Martina Fusseneggera, głównego autora badania, technologia ta otwiera drogę do opracowania nowych terapii sterowanych elektronicznie, które można zintegrować z systemami cyfrowymi, np. w ramach Internetu Rzeczy (to gromadzenie danych z urządzeń, łączność oraz analiza informacji, które takie urządzenia tworzą).

- Przez dziesięciolecia leczyliśmy cukrzycę, wskazując organizmowi, jak ma gospodarować glukozą. Teraz pokazujemy, że możemy bezpośrednio kontrolować jej poziom za pomocą elektroniki, a nie leków. Co więcej, katalizator uruchamia się tylko wtedy, gdy poziom cukru jest zbyt wysoki - wyjaśnił naukowiec.

Zaznaczył jednak, że na razie wynalazek znajduje się w fazie badań przedklinicznych. Nie przeprowadzono jeszcze testów z udziałem ludzi, dlatego nie wiadomo, czy będzie równie skuteczny i bezpieczny u pacjentów.