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  近日，北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校 / 北卡羅萊納州立大學(xué)的華人學(xué)者顧臻教授與其團隊公布了一項新研究的成果。他們開發(fā)出了一種人造細(xì)胞，能在血糖水平升高時，自動將胰島素釋放到血液中。這一開創(chuàng)性的研究在線發(fā)表在了頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然 · 化學(xué)生物學(xué)》（《Nature Chemical Biology》）上。

  這一研究有望解決糖尿病治療難的問題。對于1型和部分2型糖尿病患者而言，他們的病因非常明確——體內(nèi)缺乏足夠的胰島素。然而作為一種生物大分子，胰島素很容易在酶和胃酸的作用下發(fā)生降解，因此極難通過口服用藥。而常規(guī)的注射療法雖然能控制和降低血糖水平，但其效率無法和正常的胰島素分泌細(xì)胞同日而語。因此，在許多科學(xué)家看來，將這些細(xì)胞移植回人體內(nèi)，有望一勞永逸地解決糖尿病。

  這一想法雖然很好，但卻面臨著不少現(xiàn)實問題。

• 首先，細(xì)胞移植非常昂貴；

• 其次，供體細(xì)胞需要考慮配型等問題，不是很好找；

• 第三，移植細(xì)胞的過程往往需要應(yīng)用免疫抑制類的藥物，容易為患者帶來一系列副作用；

• 第四，即便尋找配型，移植細(xì)胞，免疫抑制的過程一切順利，這些細(xì)胞依舊可能死去，導(dǎo)致手術(shù)失敗。

  顧臻教授與他的同事們?yōu)榱私鉀Q這一難題，已經(jīng)投入了近10年的時光。突破源于積累。在大量的實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)能力的支持下，他們提出了一個全新的“仿生”想法——用人造細(xì)胞來模擬胰島β細(xì)胞的功能。

冷凍掃描電鏡下的人造細(xì)胞結(jié)構(gòu)（圖片來源：顧臻教授課題組）

  為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，顧臻教授的團隊首先構(gòu)建了了人造細(xì)胞的雙層脂膜，將內(nèi)部與外部隔絕開來。在這些人造細(xì)胞內(nèi)部，又注入了一種精心設(shè)計的胰島素載體。當(dāng)血糖水平上升時，這些載體表面就會發(fā)生變化，促使它們與人造細(xì)胞的外膜融合，從而釋放胰島素。從原理上看，這與人類的胰島素分泌細(xì)胞是何等的接近！

該人造細(xì)胞的工作原理（圖片來源：顧臻教授課題組）

  “這是首次使用胰島素載體融合的過程來遞送胰島素。它能重現(xiàn)胰島β細(xì)胞感知血糖、并分泌胰島素的能力�！霸撗芯康墓餐谝蛔髡哧愓孜┦空f道。

  在體外實驗中，該人造細(xì)胞對葡萄糖水平的變化有著快速反應(yīng)。為了進一步評估它的潛力，研究人員們將人造細(xì)胞注射入了缺乏胰島β細(xì)胞，并展現(xiàn)出糖尿病癥狀的小鼠體內(nèi)�！�在一個小時內(nèi)，高血糖的小鼠恢復(fù)了正常血糖水平，并能保持長達5天。”顧臻教授說道。

  北卡羅萊納大學(xué)的糖尿病關(guān)懷中心主任、內(nèi)分泌部負(fù)責(zé)人、同時也是研究作者之一的John Buse教授對該研究贊譽有加。他說：“想要進入人體臨床試驗，這款人造細(xì)胞療法還有不少優(yōu)化的工作要做。但它已經(jīng)取得的結(jié)果非常出色。這是在用化學(xué)工程解決糖尿病上，邁出的充滿創(chuàng)意的又一步。它不需要依賴機械的胰島素泵，或是活體的移植。”

  按計劃，研究人員將把這類人工細(xì)胞與無痛遞送藥物的貼片進行結(jié)合，開發(fā)出全新的給藥方式。

  “我們的計劃是進一步優(yōu)化和測試這些人造細(xì)胞在大型動物里的反應(yīng)，并為它們開發(fā)基于皮膚貼片的遞送系統(tǒng)。最終，我們希望能夠在糖尿病患者身上檢驗它的潛力�！鳖櫿榻淌谠u論道。

  論文鏈接：

https://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.2511.html