Источник фото: Halfpoint Images via Getty Images
Экспериментальный медицинский имплант, способный выводить из крови избыток сахара, продемонстрировал обнадеживающие результаты при лечении диабета и ожирения в опытах на лабораторных мышах. Об этом пишет Live Science. Миниатюрное устройство работает в паре с непрерывным монитором глюкозы, который отслеживает уровень сахара в реальном времени, и подстраивает его под потребности пациента. В основе работы лежит химическая реакция, для запуска которой используется электричество.
В ходе экспериментов на грызунах имплант не давал уровню инсулина резко подскакивать и способствовал снижению жировой массы. Описание разработки опубликовано 22 октября в журнале Science. По словам одного из авторов исследования Мартина Фуссенеггера, профессора биотехнологии и биоинженерии в ETH Zurich, такой подход может стать принципиально новым способом борьбы с диабетом и ожирением. Сейчас его команда готовится к испытаниям устройства на других лабораторных животных, а в перспективе — и на людях.
По данным Всемирной организации здравоохранения, диабет второго типа диагностирован примерно у 790 миллионов человек в мире, а ожирением страдают более миллиарда. У людей с ожирением часто развивается инсулинорезистентность: клетки плохо реагируют на инсулин и не могут усваивать необходимый им сахар из крови. Поначалу организм вырабатывает больше инсулина, чтобы компенсировать это, но со временем перестает справляться, что открывает путь к преддиабету и диабету второго типа. Около 90% пациентов с диабетом второго типа имеют лишний вес или ожирение. При этом химические реакции в печени превращают избыток глюкозы в крови в жировые запасы, что ведет к дальнейшему набору массы.
Современные методы лечения таких состояний опираются либо на изменение образа жизни — диету и физическую активность, либо на длительный прием препаратов, таких как метформин, снижающий сахар, и препараты класса GLP-1, уменьшающие аппетит ради похудения. Фуссенеггер с коллегами решили воздействовать непосредственно на глюкозу. Они создали реактор длиной около дюйма, который превращает глюкозу в безвредный побочный продукт — глюконат — за счет контролируемой химической реакции, запускаемой малыми дозами электричества. Превращение происходит на электроде с покрытием из наночастиц золота и платины, встроенном в графитовый войлок.
Ключевая особенность в том, что реакция идет только при достаточной подаче электричества, поэтому удаление глюкозы можно включать и выключать, регулируя мощность. Устройство беспроводное: питание и управление идут с обычного смартфона, который излучает радиочастотную энергию малого уровня, а электроника импланта преобразует ее в стабильный постоянный ток. Вместе с монитором глюкозы устройство фиксирует высокий сахар и передает сигнал на телефон, который корректирует подаваемую на имплант мощность. «В принципе, это позволяет устройству удалять больше глюкозы при повышенном уровне [сахара в крови] и снижать активность, когда глюкоза возвращается к желаемому диапазону», — приводит Live Science слова Фуссенеггера. По его словам, цель — создать автономную систему, которая непрерывно подстраивается под метаболические потребности пациента.
Команда проверила саморегулирующееся устройство на мышах с диабетом и ожирением. За шесть недель у мышей с имплантом уровень сахара был заметно стабильнее, чем у животных без лечения, а вес в среднем снизился на 10%. Поскольку глюкоза удерживалась в норме, метаболизм переключался на сжигание жира, а включение и выключение реакции не давало сахару упасть ниже безопасного уровня. В отдельном тесте устройство поместили в большой сосуд с раствором сахара объемом около 5 литров — примерно столько крови в теле человека — и оно по-прежнему эффективно контролировало уровень сахара. При этом Фуссенеггер подчеркнул, что такой опыт не заменяет исследований на крупных животных и пациентах, которые станут следующим приоритетом команды. Он также отметил, что имплант не призван заменить здоровое питание, физическую активность или профилактику, а может стать дополнением к существующим методам лечения.