Berandasehat.id – Bagi penyandang diabetes, mengelola kadar gula darah sering kali berarti harus terus-menerus memantau waktu, menjaga jadwal makan dan konsumsi obat, serta waspada terhadap perubahan kadar glukosa.

Meskipun pengaturan waktu makan sulit diubah, para peneliti telah mengembangkan sistem biologis yang mampu mendeteksi kenaikan kadar gula darah dan merespons secara otomatis dengan melepaskan obat untuk menurunkan kembali kadar glukosa tersebut.

Dalam sebuah studi terbaru yang diterbitkan di jurnal Nature, para ilmuwan dari Shanghai Academy of Natural Sciences (SANS) di Tiongkok mengembangkan ‘obat hidup’ oral bernama GIFT, yang terbuat dari bakteri probiotik hasil rekayasa.

Bakteri ini dilengkapi dengan sensor glukosa molekuler bawaan yang dibuat menggunakan sirkuit gen yang dikendalikan oleh protein sensor bernama HexR.

Setelah ditelan, probiotik tersebut menetap sementara di dalam usus. Saat sensor mendeteksi kenaikan kadar gula darah di atas batas normal, sensor tersebut mengaktifkan gen terapeutik di dalam bakteri untuk memproduksi dan melepaskan GLP-1, yaitu hormon yang memicu pelepasan insulin guna menurunkan kadar gula darah.

Saat kita mengonsumsi makanan atau minuman tinggi gula seperti cola atau cokelat, kadar gula darah akan melonjak tajam; hal serupa terjadi pada metabolisme tikus.

Namun, ketika tikus yang telah diberi dosis probiotik mengonsumsi makanan tinggi gula tersebut, probiotik itu mendeteksi lonjakan gula dan mencegah kenaikan kadar gula darah yang ekstrem.

‘Obat hidup’ ini juga terbukti memulihkan keseimbangan gula darah yang sehat, mengurangi resistensi insulin secara signifikan, serta memperbaiki profil kolesterol pada monyet yang menderita diabetes alami setelah menerima probiotik setiap tiga hari sekali selama lima minggu.

Solusi yang bekerja sesuai kebutuhan

Diabetes bukan sekadar kondisi tingginya kadar gula darah; penyakit ini merupakan penyakit jangka panjang yang, jika tidak dikendalikan, dapat memicu penyakit metabolik, gangguan kardiovaskular, penyakit ginjal, dan ketidakseimbangan hormon.

Dalam beberapa tahun terakhir, penanganan diabetes telah menemukan sekutu baru selain pola makan sehat dan olahraga, yaitu agonis reseptor GLP-1.

Obat-obatan ini meniru kerja hormon alami GLP-1 yang membantu mengatur kadar gula darah dengan cara meningkatkan pelepasan insulin sekaligus menghambat glukagon, hormon yang justru meningkatkan kadar gula darah.

Tantangannya adalah obat suntik diabetes modern, seperti semaglutide, memasukkan obat ke dalam tubuh dalam dosis tinggi dan konstan, yang seiring waktu dapat menimbulkan berbagai efek samping.

Kehadiran sistem cerdas yang mampu memberikan dosis secara presisi dan sesuai kebutuhan, yakni hanya saat kadar gula darah seseorang sedang tinggi, dapat merevolusi penanganan diabetes.

Para peneliti ingin mencapai hasil serupa melalui pengembangan obat hidup oral baru ini. Oleh karena itu, mereka menciptakan sakelar genetik pendeteksi glukosa di dalam bakteri usus probiotik yang tidak berbahaya bernama Escherichia coli Nissle 1917, atau EcN.

Mereka menempatkan promotor sintetis bernama PHexR di samping promotor standar untuk mengendalikan aktivitas gen.

Saat tidak ada glukosa di dalam usus, protein bernama HexR akan berikatan dengan promotor ini, sehingga sirkuit tetap dalam keadaan mati (tidak aktif).

Namun, ketika glukosa masuk ke dalam bakteri, metabolisme sel mengubahnya menjadi molekul bernama KDPG; molekul ini kemudian berikatan dengan HexR dan memaksanya melepaskan ikatan dengan promotor, yang memberi sinyal kepada bakteri untuk mulai memproduksi hormon terapeutik GLP-1.

Untuk melindungi bakteri dari bahaya langsung di dalam usus, tim peneliti melapisinya dengan bahan-bahan yang telah disetujui FDA: asam tanat dan poloxamer 188.

Eksperimen pada tikus menunjukkan bahwa langkah ini berhasil memperpanjang masa aktif bakteri di dalam usus dari 8 jam menjadi 36 jam.

Ketika tim memberikan GIFT kepada tikus penderita diabetes, probiotik tersebut mendeteksi saat kadar gula darah naik melampaui ambang batas normal dan merespons dengan melepaskan hormon terapeutik GLP-1, yang memicu pelepasan insulin untuk menurunkan kadar gula darah.

Probiotik ini secara otomatis menghentikan produksi hormon begitu kadar gula darah kembali ke kisaran yang sehat.

Setelah 30 hari pemberian terapi harian, tikus diabetes yang diberi probiotik menunjukkan penurunan signifikan dalam massa lemak dan penambahan berat badan.

Terapi ini juga menurunkan kadar lemak darah yang berbahaya, termasuk trigliserida dan kolesterol total, sekaligus memperbaiki metabolisme serta memberikan efek perlindungan pada hati dan ginjal.

Para peneliti kemudian beralih menguji pada monyet yang menderita diabetes secara alami; ini merupakan langkah pengujian penting karena primata bukan manusia memiliki kemiripan genetik yang sangat dekat dengan manusia.

Satu dosis oral probiotik tersebut terbukti meningkatkan kadar insulin dan menjaga gula darah tetap terkendali hingga tiga hari.

Para peneliti juga membandingkan probiotik tersebut secara langsung dengan semaglutide, yaitu obat golongan GLP-1.

Berbeda dengan semaglutide, probiotik ini tampaknya mengurangi risiko penurunan kadar gula darah yang berlebihan (hipoglikemia) saat dikombinasikan dengan insulin.

Selama dua bulan, tikus yang diobati dengan semaglutide mengalami kehilangan jaringan otot tanpa lemak, sedangkan tikus yang diberi probiotik tetap mempertahankan atau bahkan sedikit meningkatkan massa otot tanpa lemak mereka.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa GIFT merupakan langkah menjanjikan menuju terapi cerdas yang mampu mengatur diri sendiri, yakni terapi yang dapat mendeteksi kebutuhan tubuh dan meresponsnya secara otomatis.

Tantangan berikutnya adalah mengubahnya menjadi terapi yang dapat digunakan di klinik; hal ini memerlukan uji keamanan, pengujian stabilitas, dan persetujuan regulasi karena melibatkan organisme hasil rekayasa genetika, demikian laporan Science x Network. (BS)