О проекте
ТЕХНОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОСТЬЮ ИНСУЛИН-ПРОДУЦИРУЮЩИХ КЛЕТОК ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
С ПОМОЩЬЮ ИНСТРУМЕНТОВ ТЕРМОГЕНЕТИКИ
И МОНИТОРИНГ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ ПАЦИЕНТОВ С ДИАБЕТОМ
Одной из причин развития сахарного диабета является недостаточная секреция инсулина клетками поджелудочной железы. Разрабатываемая технология предлагает модификацию клеток поджелудочной железы и управление их инсулин-продуцирующей активностью при помощи ИК-диода, зависимого от концентрации глюкозы в крови.
Новый метод терапии сахарного диабета может оказаться эффективнее методик, применяемых в настоящее время, поскольку пациенты будут избавлены от необходимости следить за уровнем глюкозы в крови и несколько раз в день делать инъекцию инсулина.
В основе нового подхода к лечению лежит технология, которая позволяет управлять активностью органов и тканей с помощью термогенетики. Технология предназначена для лечения пациентов с нарушениями механизма, который связывает повышение уровня глюкозы в крови с выбросом инсулина бета-клетками поджелудочной железы. В бета-клетки пациентов вводятся ионные каналы, пропускающие кальций в ответ на стимуляцию инфракрасным светом. В тело больного также имплантируется крошечный аппарат, который постоянно измеряет уровень глюкозы и при его повышении подает инфракрасный сигнал бета-клеткам. Таким образом, при росте уровня глюкозы внутри бета-клеток будет создаваться повышенная концентрация ионов кальция, что послужит сигналом для выброса инсулина. Этот механизм максимально близок к естественному, поэтому замедлит развитие патологии и улучшит самочувствие больных.
Методика предназначена для лечения больных, страдающих сахарным диабетом второго типа с нарушенной секрецией инсулина, но с отсутствием инсулинорезистентности тканей.
Активация TRPA1 резко повышает уровень кальция в клетках HEK293 (Ermakova et al., Nature Communications 5, 2017)
ПРИМЕНЕНИЕ
И ПОКАЗАНИЯ
ПРИМЕНЕНИЕ
Первый этап: инъекция препарата аденоассоциированного вируса, кодирующего термочувствительный ионный канал TRP. Препарат модифицирует клетки поджелудочной железы для придания им чувствительности к инфракрасному излучению.
Второй этап: щадящее хирургическое вмешательство. В брюшную полость пациента вживляется миниатюрный ИК-диод, включающий модуль измерения уровня глюкозы. Устройство генерирует инфракрасные импульсы в зависимости от концентрации глюкозы в крови. Импульсы через ионные каналы воздействуют на клетки поджелудочной железы и управляют их инсулин-продуцирующей активностью.
Показания
Технология предназначена для лечения больных, страдающих сахарным диабетом второго типа с нарушенной секрецией инсулина, но с отсутствием инсулинорезистентности тканей.
Преимущества технологии
МЕНЕЕ ИНВАЗИВНА
ПО СРАВНЕНИЮ С ТРАДИЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ ЛЕЧЕНИЯ
ОТМЕНЯЕТ НЕОБХОДИМОСТЬ ВВЕДЕНИя ПРЕПАРАТОВ ИНСУЛИНА И ИСПОЛЬЗОВАНИя ДАТЧИКОВ КОНТРОЛЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
ОБЕСПЕЧИВАЕТ МОМЕНТАЛЬНУЮ РЕГУЛЯЦИЮ УРОВНЯ ВЫРАБОТКИ ИНСУЛИНА БЕЗ УЧАСТИЯ ПАЦИЕНТА
УНИКАЛЬНА
НЕ ИМЕЕТ АНАЛОГОВ НА МИРОВОМ РЫНКЕ
Разработчики
Проект реализуется учёными Центра НТИ в лаборатории синтетической медицины на базе Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
биологических наук
профессор
Белоусов
Всеволод Вадимович
биологических наук
Кельмансон
Илья Владимирович
публикации
Профессор и руководитель лаборатории института биоорганической химии РАН Всеволод Белоусов посвятил свой доклад термогенетике.
Информационное агентство "Научная Россия", 7 декабря 2020
Thermogenetic stimulation of single neocortical pyramidal neurons transfected with TRPV1-L channels.
Roshchin M, Ermakova YG, Lanin AA, Chebotarev AS, Kelmanson IV, Balaban PM, Zheltikov AM, Belousov VV, Nikitin ES.
Neurosci Lett. 2018 Nov 20;687:153-157. doi: 10.1016/j.neulet.2018.09.038. Epub 2018 Sep 26. PMID: 30267850.
Ermakova YG, Lanin AA, Fedotov IV, Roshchin M, Kelmanson IV, Kulik D, Bogdanova YA, Shokhina AG, Bilan DS, Staroverov DB, Balaban PM, Fedotov AB, Sidorov-Biryukov DA, Nikitin ES, Zheltikov AM, Belousov VV.
Nat Commun. 2017 May 22;8:15362. doi: 10.1038/ncomms15362. PMID: 28530239; PMCID: PMC5493594.
Lanin AA, Fedotov IV, Ermakova YG, Sidorov-Biryukov DA, Fedotov AB, Hemmer P, Belousov VV, Zheltikov AM.
Opt Lett. 2016 Dec 1;41(23):5563-5566. doi: 10.1364/OL.41.005563. PMID: 27906239.
Fedotov IV, Safronov NA, Ermakova YG, Matlashov ME, Sidorov-Biryukov DA, Fedotov AB, Belousov VV, Zheltikov AM.
Sci Rep. 2015 Nov 13;5:15737. doi: 10.1038/srep15737. PMID: 26563494; PMCID: PMC4643332.