據國際糖尿病聯(lián)盟統計，2017年全球共有4.25億成人糖尿病患者。而中國成人糖尿病患者人數則高達1.14億, 位居世界第一, 占總數的1/4以上。
不論是1型糖尿病（自身無(wú)法產(chǎn)生胰島素）還是2型糖尿病（無(wú)法對正常水平胰島素做出反應）的糖尿病人都需要長(cháng)期注射胰島素維持正常生活，而其胰島素注射劑量需要根據血糖儀或連續血糖監測系統監測的血糖水平計算得到，另外還需要控制碳水化合物攝入來(lái)保持血糖水平正常。但這兩個(gè)環(huán)節都會(huì )受到人為錯誤的影響，造成嚴重后果。比如，當血糖過(guò)低時(shí)，過(guò)量的胰島素會(huì )造成低血糖，并由此導致癲癇、昏迷甚至死亡。
從這一角度出發(fā)，加州大學(xué)洛杉磯分校顧臻教授領(lǐng)導的團隊開(kāi)發(fā)了一種叫做“i-胰島素”的“智能”胰島素，智能監控血糖順勢調節胰島素，預防糖尿病治療期間的低血糖癥。相關(guān)研究發(fā)表在《PNAS》雜志上。
胰島素是胰 腺中天然產(chǎn)生的激素。它有助于身體調節葡萄糖——通過(guò)食物消耗獲得并為身體提供能量。在體內，胰島素是幫助葡萄糖從血液進(jìn)入細胞的“關(guān)鍵”。當胰島素附著(zhù)在細胞表面時(shí)，它會(huì )激活細胞內的蛋白質(zhì)（葡萄糖轉運蛋白，Glut），然后該分子將血液中的葡萄糖帶入細胞。
該研究小組在胰島素中添加了另一種分子，即葡萄糖轉運蛋白抑制劑，以創(chuàng )造新的智能胰島素。葡萄糖轉運蛋白抑制劑可以化學(xué)阻斷已經(jīng)“浮出水面”的Glut分子。它的存在不會(huì )阻止所有葡萄糖進(jìn)入，也不會(huì )永久阻斷葡萄糖轉運蛋白分子。相反，它是動(dòng)態(tài)過(guò)程的一部分，取決于存在多少抑制劑和葡萄糖分子。
顧臻教授說(shuō)：“我們的新型胰島素就像一把‘聰明’的鑰匙，葡萄糖可以進(jìn)入細胞，但增加的抑制劑分子可以防止多余的葡萄糖，同時(shí)也能夠降低低血糖的風(fēng)險，將血液的血糖維持在一個(gè)正常的水平。”
“這種胰島素也可以迅速應對高血糖水平，例如飯后，當葡萄糖水平上升時(shí)，血液中的胰島素水平也會(huì )迅速增加，這有助于使葡萄糖水平正常化。”該研究的共同主要作者，顧臻研究小組的博士后研究員王金強補充道。
隨后，研究小組在1型糖尿病小鼠身上進(jìn)行了i-胰島素測試，首次皮下注射i-胰島素后，小鼠保持正常血糖水平長(cháng)達10小時(shí)，在首次注射后的3小時(shí)再次注射測試發(fā)現，其延長(cháng)了對低血糖的保護效應。
“在進(jìn)行臨床實(shí)驗前，我們需要進(jìn)一步系統評估修飾后的i-胰島素與動(dòng)物模型的長(cháng)期生物相容性。”該研究的共同作者、北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校糖尿病研究中心主任John Buse教授說(shuō)，“如果實(shí)現這一愿景，那將是糖尿病治療中最激動(dòng)人心的進(jìn)展之一。”
“通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化拓展，i-胰島素有望進(jìn)一步提升其響應時(shí)間及作用時(shí)間。并且也將改進(jìn)給藥技術(shù)，比如透皮微針貼片或口服膠囊。”顧臻教授說(shuō)道。
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