Medical news today

Может ли белок, выращенный в салате, помочь излечить сломанные кости быстрее?

Лиза Темплетон

6 марта 2020 г

У людей с диабетом кости заживают медленнее, но исследователи работают над доступной терапией с использованием растений, которые могут помочь в заживлении. На данный момент эксперименты на мышах показывают многообещающие результаты.

Люди с диабетом не только более подвержены риску сломать кость, но и заживают дольше, чем в общей популяции.

Исследователи из Университета Пенсильвании в Филадельфии прокладывают путь для пероральной терапии, которая может быстрее заживить кости у людей с диабетом.

По оценкам Центров по болезням и профилактике (CDC) , 30,3 миллиона человек в Соединенных Штатах - или 9,4% населения - страдают диабетом. CDC также пишут, что 84,1 миллиона человек имеют преддиабет, который может перерасти в диабет 2 типа в течение 5 лет, если его не лечить.

Это составляет более 100 миллионов взрослых в США, живущих с диабетом или преддиабетом. По данным Американской диабетической ассоциации, оценочная экономическая стоимость заболевания для США составила в 2017 году 327 миллиардов долларов.

Поскольку люди, живущие с диабетом, имеют более высокий риск переломов и более низкие показатели восстановления костей, врачи считают заживление переломов костей серьезной проблемой.

В настоящее время человек с диабетом и переломом нуждается в регулярных инъекциях и посещениях больниц, что, по словам исследователей, приводит к низкой приверженности.

Но что, если они могли бы предложить доступное, простое в употреблении протеиновое лекарство, которое стимулирует рост клеток, создающих кости, и ускоряет регенерацию костей?

Доктор Генри Даниэль из Penn Dental Medicine - соответствующий автор статьи, опубликованной в журнале Biomaterials, - говорит, что команда искала решение, которое было бы доступным, удобным и возможным в домашних условиях.

Исследование основано на новаторской экспериментальной работе, проделанной Даниэлем в течение десятилетий, чтобы произвести доступную пероральную альтернативу лечению инсулином через растения.

«За последние 50 лет инъекции рекомбинантного человеческого инсулина, сделанные в дрожжах или бактериях, спасли миллионы жизней, но эти продукты недоступны для более чем 90% населения мира, страдающего диабетом», - сказал Даниэль в интервью Medical News Today.

Инсулин - это белковый гормон, вырабатываемый поджелудочной железой. Это помогает организму превратить глюкозу в энергию. Без него, как и при диабете, может накапливаться глюкоза, что приводит к серьезным рискам для здоровья.

Но в настоящее время лечение инсулином является дорогостоящим. «Инсулиновые помпы стоят 6000–12000 долларов, тогда как треть населения планеты зарабатывает менее 2 долларов в день», - сказал Даниэль в интервью MNT. В США цена на инсулин удвоилась за последние 5 лет.

Инсулин является дорогостоящим для производства и очень нестабильным, требующим хранения в холодильнике и транспортировки, а также стерильных инъекций. И доставка на основе игл была единственным вариантом в течение 50 лет.

«Итак, цель доставки пероральных белковых лекарств - сделать их доступными и удобными», - сказал Даниэль.

Выращивание протеина в салате

Работа исследовательской группы включает введение специфических белков в растительные клетки. Затем растения начинают экспрессировать этот ген в своих клетках. Как только растение производит белок в своих листьях, люди могут использовать его для пероральной терапии.

В этом конкретном исследовании команда представила человеческий инсулиноподобный фактор роста-1 (IGF-1), белок, который играет важную роль в развитии и регенерации мышц и костей. Он также включал электронные пептиды для стимуляции регенерации.

Используя методы, усовершенствованные Даниэлем, группа исследователей экспрессировала IGF-1 и CTB (белок, который помогает транспортировать слитые белки в кровоток из пищеварительной системы) в листья салата и удалял ген устойчивости к антибиотикам.

После того, как салат вырос, исследователи лиофилизировали растения и присыпали листья, чтобы создать лекарство со сроком годности при хранении 3 года.

Лечение повышает рост костей у мышей

Лечение вызвало рост нескольких типов клеток, включая те, которые необходимы для формирования костей - клеток ткани полости рта и остеобластов - в клетках мыши и человека.

Когда исследователи кормили препарат мышами, у грызунов наблюдалось увеличение IGF-1. Когда мыши с диабетом принимали препарат, они проявляли признаки ускоренного заживления с улучшением объема, плотности и площади кости.

«Удивительно, как один белок повлиял на заживление переломов», - говорит Даниэль.

Он продолжает: «Здесь мы давали пероральный препарат один раз в день и видели, что исцеление должно быть значительно ускорено».

"Доставка этого нового человеческого IGF-1 с помощью салата-латука эффективна, легко доставляется и является привлекательным вариантом для пациентов. Исследование обеспечивает новый и идеальный терапевтический вариант для диабетической переломов и других заболеваний опорно-двигательного аппарата".

Доктор Даниэль сказал MNT, что они использовали листья салата, потому что они очень тонкие, их легко сушить и они безопасны, а аллергические реакции не известны. После того, как листья высушены вымораживанием, белок остается стабильным в течение многих лет без необходимости холодного хранения и транспортировки.

Текущее клиническое лечение IGF-1 требует ежедневных инъекций или хирургической имплантации, в нем отсутствует электронный пептид, и он гликозилирован, что снижает эффективность. «Мы надеемся найти партнеров для продвижения этой работы, так как есть много людей с диабетом, которые могли бы извлечь выгоду из подобной терапии», - говорит Даниэль. Исследователи надеются продолжить разработку IGF-1 на растениях для клинического применения не только для лечения переломов костей, но и для решения таких проблем, как остеопороз и регенерация костей после рака.