Agen kimia yang mengatur jam biologis dapat memajukan pengobatan diabetes baru

Para peneliti telah menemukan bahan kimia yang dapat digunakan untuk mengembangkan obat baru untuk mengobati gangguan metabolisme seperti diabetes tipe 2 – suatu kondisi yang mempengaruhi 25 juta orang di Amerika Serikat.

Namun, bahan kimia yang baru diisolasi ini tidak terlibat langsung dalam pengaturan produksi glukosa di hati. Sebaliknya, ia terlibat dalam mengatur ritme sirkadian kita – yang lebih dikenal sebagai jam biologis.

Penelitian tersebut, yang diterbitkan pada hari Jumat di jurnal Science edisi online, merinci bagaimana penemuan ini mengejutkan para ahli biologi UC San Diego ketika mereka mencari molekul yang dapat memperpanjang jam biologis.

Tim tersebut, dipimpin oleh Steve Kay, dekan divisi ilmu biologi di UC San Diego, menganalisis kultur sel manusia di sumur individu di mana gen dari kunang-kunang telah dilekatkan pada mesin jam biologis, sehingga memungkinkan sel untuk bersinar ketika cahaya. jam biologis diaktifkan. Setelah menyaring senyawa tersebut berdasarkan perpustakaan kimia yang luas, mereka dapat mengisolasi bahan kimia ini – yang sekarang mereka juluki “KL001”.

“Setelah melakukan banyak penelitian di laboratorium, bahan kimia yang kami identifikasi mencapai target – protein yang disebut cryptochrome,” tambah Kay. “Ini adalah protein yang ditemukan di sebagian besar organisme dan telah diidentifikasi memiliki peran yang sangat penting dalam ritme biologis, hampir seperti roda molekuler pada jam biologis.”

Namun dari penelitian sebelumnya, Kay dan timnya mengetahui bahwa cryptochrome juga digunakan dalam proses lain yang tampaknya tidak berhubungan dalam tubuh manusia.

“Beberapa tahun sebelumnya, laboratorium saya mulai mengaitkan aktivitas tersebut dengan kriptokrom yang terlibat dalam regulasi metabolisme,” kata Kay. “Setiap hari, ia memastikan bahwa aktivitas hati sesuai dengan aktivitas kita. Sehingga menekan produksi glukosa di siang hari, saat kita makan dan tidak membutuhkan banyak glukosa. Tapi di malam hari, saat kita berpuasa dan kadar glukosa rendah, hal itu akan meningkatkan kadar gula darah kita.”

Menurut National Institutes of Health, jam biologis ada di sebagian besar sel di seluruh tubuh, membantu mengatur siklus tidur/bangun kita. Ritme sirkadian adalah perubahan mental dan fisik sebagai respons terhadap jam biologis kita.

Selama lima tahun terakhir, para ilmuwan telah menyadari bahwa ada hubungan kuat antara jam biologis dan gangguan metabolisme, namun mereka belum pernah mampu menghubungkan keduanya secara kuat. Setelah penemuan terbarunya, Kay memutuskan untuk menguji efek senyawa KL001 pada sel hati tikus.

Mereka menemukan bahwa bahan kimia tersebut bertindak sebagai pengatur dengan memperlambat jam biologis dalam sel tikus dan menstabilkan protein kriptokrom. Kay menggambarkan penambahan KL001 sebagai “mengrem” glukoneogenesis – ketika glukosa baru dibuat di hati. Menurutnya, hal ini dapat membantu memajukan pengobatan diabetes yang benar-benar baru.

“Apa yang terjadi pada banyak pasien diabetes adalah produksi glukosa oleh hati meningkat,” kata Kay. “Salah satu strategi untuk mengobati diabetes adalah dengan mengidentifikasi obat penurun glukosa. Mereka mengaktifkan kriptokrom, dan ketika aktif, ia bertindak seperti pemutusan glukoneogenesis – ingin mematikan posisi glukosa. Bagi kami, kami pikir kami berada pada tahap awal pengobatan diabetes yang benar-benar baru.”

Meskipun Kay mencatat bahwa penelitian ini masih dalam tahap awal, penemuan ini berpotensi menghasilkan jenis obat yang sangat nyata yang dapat diresepkan di masa depan.

“Apa yang kami bayangkan adalah bahwa obat ini berpotensi menjadi pil oral,” kata Kay. “Sebagai penderita diabetes, ini akan menjadi pil yang Anda konsumsi sebagai bagian dari strategi keseluruhan untuk mengobati diabetes – bertindak sebagai obat penurun glukosa. Kami berharap perusahaan di luar sana membaca hasil kami dan sangat bersemangat untuk melihat strukturnya. dari bahan kimia yang kami temukan, memodifikasi bahan kimia tersebut agar aman bagi manusia, dan terus melakukan uji klinis untuk menguji apakah ini benar-benar cara terapi diabetes yang aman dan efektif.”

Seiring dengan kemungkinan pengobatan diabetes, Kay berharap penelitian mereka akan membantu para ilmuwan dan masyarakat umum untuk memahami sepenuhnya hubungan antara gangguan ritme sirkadian dan perkembangan gangguan metabolisme.

“Anda bisa melihat bahwa pekerja shift menjadi lebih rentan terkena obesitas dan diabetes,” kata Kay. “Ini adalah korelasi antara gangguan ritme biologis dan perkembangan penyakit seperti diabetes. Hal yang mendorong kami adalah bahwa pekerjaan kami benar-benar membawa kami ke langkah berikutnya… Mari kita benar-benar mengeksplorasi bahan kimia ini untuk melihat bagaimana ritme sirkadian mempengaruhi penyakit.”