Американские исследователи изучают неожиданный путь применения кофеина для лечения серьезных заболеваний, включая рак и диабет. Команда под руководством профессора Юбина Чжоу из Техасского университета A&M использует кофеин совместно с технологией CRISPR — инструментом редактирования генов, чтобы управлять клеточными процессами через подход, известный как хемогенетика. Результаты работы опубликованы в журнале Chemical Science.
Как кофеин помогает управлять генами
Хемогенетика позволяет контролировать активность клеток с помощью небольших молекул, таких как лекарства или пищевые соединения. Вместо того чтобы воздействовать на весь организм, метод воздействует только на клетки, специально «запрограммированные» для реакции.
В новом исследовании Чжоу и его коллеги создали внутри клеток молекулярную конструкцию, включающую наноантитело, целевой белок и систему CRISPR. Когда человек потребляет около 20 мг кофеина — например, выпивая чашку кофе или съедая шоколад — это запускает реакцию внутри клеток. Наноантитело соединяется с целевым белком, что активирует CRISPR и позволяет управлять генами.
«Это открывает возможность точного контроля над клеточной активностью с помощью простого и знакомого сигнала. Можно активировать определенные гены или иммунные клетки именно тогда, когда это необходимо», — объясняет Чжоу.
Управление иммунной системой с помощью кофеина
Метод также позволяет активировать Т-клетки, которые играют ключевую роль в иммунной памяти организма. Возможность управлять этими клетками вручную может дать врачам инструмент для направленного воздействия на опухоли.
Кроме того, ученые обнаружили, что можно обратить процесс назад с помощью препаратов, таких как рапамицин, который разъединяет белки и останавливает генетические модификации. Это позволяет приостанавливать или возобновлять активность системы по необходимости, минимизируя побочные эффекты и повышая безопасность терапии.
«Если белки А и В изначально разъединены, кофеин сближает их. И наоборот, при добавлении рапамицина они вновь расходятся», — добавляет Чжоу.
Рапамицин — доступный иммуносупрессивный препарат, применяемый после трансплантаций, что делает его удобным для клинического использования.
Кофеботы и новые возможности лечения
Команда называет эти конструкции «кофеботами». В долгосрочной перспективе они могут позволить людям, например с диабетом, стимулировать выработку инсулина обычным кофеином. Технология также может быть адаптирована для точного контроля работы Т-клеток при терапии рака, позволяя активировать иммунитет только в нужное время и месте.
В лабораторных опытах на животных исследователи показали, что кофеин и его метаболиты, такие как теобромин в шоколаде, вызывают ответную реакцию, обеспечивая контроль редактирования генов. По словам Чжоу, этот подход проще и безопаснее, чем традиционные методы генной терапии.
«Эта система достаточно модульная, чтобы интегрироваться с CRISPR и CAR-T клетками, а также с генами, регулирующими такие вещества, как инсулин. Контроль очень точный и полностью настраиваемый», — говорит Чжоу.
Перспективы клинического применения
Исследователи планируют дальнейшие доклинические испытания, чтобы изучить потенциал кофеботов и CRISPR для лечения широкого спектра заболеваний. Основная идея — использовать привычные молекулы, такие как кофеин и рапамицин, не как лекарства напрямую, а как точные сигналы для безопасной и обратимой настройки генетической терапии.
«Мы вдохновлены возможностью перепрофилировать хорошо изученные вещества для новых задач. В будущем врачи смогут управлять сложными терапевтическими процессами с помощью простых и доступных сигналов», — заключает Чжоу.
В кофе обнаружены вещества, регулирующие уровень сахара в крови
Какао и чай могут полезны для сердца при сидячей работе — исследование
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram