شرکت های زیست شناسی مصنوعی که با دیابت می جنگند!

تا سال ۲۰۳۰، سالانه تقریبا ۴۰۰.۰۰۰ آمریکایی بر اثر دیابت می میرند- بسیاری از آن ها بدون دلیل. شرکت های زیست شناسی مصنوعی به سختی در تلاشند تا از این امر جلوگیری کنند. در اینجا نگاهی به نسل بعدی سیستم های نمایشگر مداوم قند خون و جایگزین های کم کالری قند می اندازیم که چشم انداز سلامت در ایالات متحده و جهان را تغییر می دهند.

دیابت یک بحران سلامتی رو به رشد است که به نظر به این زودی ها کاهش نمی یابد. پیش بینی شده که تا سال ۲۰۳۰، ۵۴.۹ میلیون آمریکایی به نوع ۱ یا ۲ دیابت مبتلا می شوند، که می تواند سالانه ۴۰۰.۰۰۰ مرگ را به دنبال داشته باشد. خیلی از این مرگ و میرها کاملا قابل پیشگیری هستند، زیرا عواملی از شیوه زندگی مانند وزن بدن نقش بزرگی در ایجاد دیابت نوع ۲ دارند.

عامل شرور این داستان، قند است. کالری بالا و شیرینی زیادی در فست فودها و نوشیدنی های گازدار وجود دارد- حتی در محصولاتی که فکرش را هم نمی کنید. آیا فکر می کردید که گرانولا گزینه ای سالم برای صبحانه است؟ بهتر است که تجدید نظر کنید. گرانولا می تواند مملو از قند باشد، تا ۱۸ گرم (یعنی بیشتر از ۵ قاشق چای خوری) در هر نصف فنجان.

ما به طور قطع همه مکانیسم های ابتلا به دیابت نوع ۲ را نمی دانیم، اما این را می دانیم که شیوع جهانی از سال ۱۹۸۰ دو برابر شده است- و شیوه زندگی تا حد زیادی مقصر است. اینجاست که هکرهای زیستی و شرکت های زیست شناسی مصنوعی وارد عمل می شوند.

جریان خون خود را هک زیستی کنید

هک زیستی- که زیست شناسی DIY هم نامیده می شود- یک اصطلاح گسترده است که به افرادی که در خارج از محیط های معمول دانشگاهی و صنعتی مشغول به کار علمی هستند اطلاق می شود. این می تواند هر چیزی را از کاوش مهندسی بیولوژیکی از طریق درخشش سلول های مخمر گرفته تا آزمایش بر روی بدن خود به امید افزایش عملکرد فیزیکی و شناختی شامل شود.

هکرهای زیستی همواره به آینده فکر می کنند، آن ها همه چیز را در دست خود گرفته و در تلاشند تا قبل از وقوع مشکلات از آن ها پیشگیری کنند. یکی از ابزارهای محبوب، نمایشگر مداوم قند خون (CGM) است، جایگزینی بسیار مطلوب برای خون گیری از نوک انگشت که معمولا توسط افراد مبتلا به دیابت استفاده می شود. برخلاف خون گیری از انگشت، این دستگاه به جای نشان دادن سطح گلوکز خون در زمان های مشخص، آن را به طور مداوم نشان می دهد، و درک بهتری از واکنش بدن به غذا، ورزش یا استرس را در اختیار افراد قرار داده و آن ها را قادر می سازد تا از کاهش خطرناک قند خون پیشگیری کنند.

هکر زیستی الا میهوف در بلاگ Medium نوشته است که “بیشتر افراد در کشورهای توسعه یافته از بررسی های گاه به گاه CGM برای دیدن تاثیر رژیم و شیوه زندگی معمول خود بر متابولیسم شان و به عنوان راهی برای جلوگیری از پیشرفت بیماری های متابولیک مزمن مانند چاقی و دیابت، بهره می برند.”

میهوف در این حرفه تنها نیست. اینترنت برای افرادی که مایلند سطح گلوکز خون خود را هک و ردیابی کنند مملو از اطلاعات است. چنین اطلاعاتی در ترکیب با ابداعاتی مانند روش نوآورانه مبتنی بر میکروبیم Earn Segal، که برای ارائه برنامه های غذایی به کاربران برای جلوگیری از افزایش قند از معیارهای میکروبیوتای روده فرد، سطح گلوکز خون و سایر پارامترهای فیزیولوژیکی استفاده می کند، واقعا می تواند در دراز مدت به کاهش افراد زیاد مبتلا به دیابت نوع ۲ کمک کند.

با این حال، بر اساس بررسی اخیر گزینه های فعلی، حتی با اتخاذ مشتاقانه، واقعیت دیابت نوع ۲ این است که راهکارهای فعلی CGM پس از استفاده مکرر باعث درد و ناراحتی شده و خطر عفونت را به دنبال دارند.

در واقع، پیشنهاد می شود که “یک دستگاه غیرتهاجمی برای اندازه گیری قند، عامل تغییر زندگی میلیون ها بیمار در سراسر جهان است.” به دلیل عدم حساسیت گزینه های واقعا غیرتهاجمی، این زمینه پذیرای احتمالات بسیاری است.

یک مولکول حسگر گلوکز بسیار مبتکرانه

Enter Carbometrics یک شرکت تخصصی شیمی است که پس از اینکه تیم مستقر در Bristol زیرمجموعه دانشگاهی Ziylo را در قراردادی به ارزش احتمالا صدها میلیون پوند فروخت، تاسیس شد و پیشرو یک راهکار جدید و فوق العاده مبتکرانه برای تشخیص قند خون است: یک مولکول کوچک و حساس به گلوکز که علاوه بر نظارت دقیق، اندازه ایمپلنت را به حداقل می رساند.

آنطور که اندی چپمن، مدیرعالم Carbometrics به من می گوید: “ما یک مولکول مصنوعی ایجاد کرده ایم که گلوکز را با گزینشی بی سابقه پیوند می دهد. با کمی طراحی هوشمندانه، می توانیم نسخه هایی از این مولکول برای تعیین غلظت گلوکز خون بسازیم. ما واقعا مشتاقیم که آن را به عنوان راهکاری کم تهاجم، طولانی مدت و ارزان تر برای تشخیص قند خون ارائه دهیم.”

تحقق این فناوری نشان دهنده پیشرفتی در توسعه نسل بعدی CGM است که دنیا نیازمند آن است. گزینه های فعلی تنها برای چند روز یا شاید چند هفته جواب می دهند. Carbometrics چیزی بسیار بادوام تر را پیشنهاد می دهد که شاید بتواند مانند بقیه بخیه حل شود. این خبری هیجان انگیز برای افراد دیابتی و هکرهای زیستی است.

این شرکت همچنین برای استفاده از چیزی که در رابطه با دیابت از آن به عنوان “جام مقدس” یاد می شود هیجان زده است: انسولین پاسخگو به گلوکز. امید است که این ایده پیشرفته در درمان انسولین بتواند خطر واقعی هیپوگلیسمی را کاهش داده، کنترل کلی گلوکز خون را بهبود بخشیده و نیازمند تزریق های کمتری باشد.

چپمن می گوید: “ما در تلاشیم تا از مولکول خود برای ساخت یک سوئیچ دایمر برای انسولین استفاده کنیم که توسط سطح گلوکز خون کنترل می شود. نتیجه خالص افزایش قابل ملاحظه قدرت انسولین است که به بیمار اجازه می دهد با کاهش خطر ابتلا به هیپوگلیسمی، به کنترل بهتر قند خون دست یابد. این کار بسیار پیچیده است، اما ما ایده و ماشین آلات آن را در دست داریم.”

قند می خواهیم چه کار؟

جالب اینجاست که تا جایی که می دانیم، ظاهرا خود قند مستقیما باعث دیابت نوع ۲ نمی شود. اما آنطور که برخی مطالعات در مورد تاثیرات نوشیدنی های قنددار نشان می دهند، رژیم غذایی سرشار از قند اضافی خطر ابتلا به این بیماری را افزایش می دهد.

پس تکلیف حذف قند از رژیم غذایی با استفاده از جایگزین ها چه می شود؟ بهتر است امیدوار باشید که این جایگزین ها، گزینه های مناسبی باشند.

شیرین کننده های مصنوعی با اثرات منفی مشابه قند همراه بوده اند: چاقی، دیابت، فشار خون بالا و بیماری های قلبی. تحقیقات نشان می دهد که این می تواند به دلیل تغییرات در میکروبیوتای روده- میکروارگانیسم های موجود در دستگاه گوارش، هضم فیبر، تولید ویتامین ها و دفع عوامل بیماری زا، باشد.

استویا یک جایگزین طبیعی است که تحقیقات روی موش ها نشان می دهد حتی می تواند از طریق تاثیر بر پروتئین هایی که هم برای درک طعم و هم برای ترشح انسولین پس از غذا اهمیت دارند، از همان ابتدا از دیابت نوع ۲ جلوگیری کند.

استویا فوق العاده شیرین است اما متاسفانه طعم تلخی در دهان باقی می گذارد. بعضی از شرکت های زیست شناسی در حال تقابل با این مشکل هستند. Conagen، که پس از تجزیه استویا به اجزای مختلف آن، ترکیبات بسیار شیرین تری مانند محصول تجاری خود BESTEVIA® را یافته است. Amyris اواخر سال گذشته محصولی مشابه به نام PURECANE™ عرضه کرد که به گفته مدیرعامل جان ملو “شیرینی نیشکر را دارد اما بدون کالری.” و متخصصان پروتئین و آنزیم در Codexis با Tate & Lyle همکاری کرده اند تا از یک سیستم آبشار آنزیمی پیشرفته برای دست یابی به استویای خوش طعم تر در TASTEVA® M Stevia Sweetener استفاده کنند.

جان نیکولز، رئیس و مدیر اجرایی Codexis می گوید: “همکاری برای توسعه مشترک فرآیند پیشرفته TASTEVA® M دومین مشارکت نوآوری موفق در فرآیند مواد غذایی و آشامیدنی میان Tate & Lyle و Codexis است. هر یک از این پروژه ها به سرعت از مرحله مفهوم به فرآیند تجاری سازی پیشرفت کردند و در حقیقت، همکاری روی فرآیند TASTEVA® M همین دو سال پیش آغاز شد. ما انتظار داریم که با گذشت زمان آنزیم هایمان برای TASTEVA® M به یکی از محصولات درآمدزای ما در مجموعه عملکرد آنزیم تبدیل شوند.”

 در حالیکه Conagen، Codexis و Amyris در حال توسعه استویا هستند، دیگر شرکت ها در حال بررسی گزینه های دیگر هستند. ARCITEKBio زیرمجموعه دانشگاه Aberystwyth در انگلستان است و از طریق ضایعات کشاورزی مانند کاه گندم و خمیر چوب در یک فرآیند کاملا تجدیدپذیر، زایلیتول تولید می کند- یک شیرین کننده طبیعی دیگر با بازاری به ارزش ۱.۴ میلیارد دلار.

مسئله ای که حتی شیرین کننده های طبیعی با آن روبرو هستند، حفظ یکپارچگی ساختاری غذاهای جامدی مانند کیک و شیرینی ها است که یکی دیگر از منابع اصلی مصرف زیاد قند در رژیم غذایی هستند. بنابراین STEM! Sugar با ایجاد جایگزین هایی برای قند که عملکرد بدون کالری را فراهم می کنند، در حال کار روی روش هایی برای مقابله با این مشکل خاص است.

مدیر عامل تام سیمونز توضیح می دهد: “مشکل قند الزاما مربوط به مصرف قند اضافی نیست بلکه استفاده از قندهای اشتباه است. مواد اولیه ما در واقع قند هستند، اما با آن مدل قندهایی که از گیاه نیشکر یا چغندر می گیرید متفاوت اند. قندهای ما، قند مشتق شده از فیبر هستند. آن ها در غذا مانند قندها اما در بدن مانند فیبر عمل می کنند- یعنی عوارض منفی که معمولا با قند همراه است را ندارند.”

به زودی حتی کیک ممکن است به لذتی کاملا عاری از گناه تبدیل شود.

تضمین آینده ای سالم

چه یک هکر زیستی هوشیار باشید که سعی در پیشگیری دیابت نوع ۲ دارد یا بیماری بیماری که مجبور به نظارت و کنترل سطح قند خون خود است، این راهکارهای زیست شناسی مصنوعی به پیش آگاهی بسیار بهتری می انجامد.

با افزایش پذیرش جایگزین های خوشمزه و بدون کالری موجود در بازار، جالب خواهد بود که ببینم آیا آن پیش بینی ها درمورد ابتلای ۵۴.۹ میلیون آمریکایی در سال به دیابت، با ورود به آینده ای سالم تر و بدون قند کاهش می یابند یا نه.