人造細胞自主調控血糖！顧臻團隊帶來糖尿病治療新希望

中國是一個糖尿病大國。據估計，中國約有1億名糖尿病患者，佔全世界患者總數的四分之一！為了控制病情，不少糖尿病患者需要長期接受胰島素的注射治療。然而這種方法不但為患者們帶來了疼痛與不便，從本質上看也是治標不治本。在現代生物醫學迅猛發展的當下，我們有什麼辦法能從根本上解決糖尿病嗎？

今日，北卡羅萊納大學教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill） / 北卡羅萊納州立大學（North Carolina State University）的華人學者顧臻教授與其團隊公布了一項新研究的成果。他們開發出了一種人造細胞，能在血糖水平升高時，自動將胰島素釋放到血液中。這一開創性的研究在線發表在了頂尖學術期刊《自然 · 化學生物學》（《Nature Chemical Biology》）上。

這一研究有望解決糖尿病治療難的問題。對於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生降解，因此極難通過口服用藥。而常規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胞同日而語。因此，在許多科學家看來，將這些細胞移植回人體內，有望一勞永逸地解決糖尿病。

這一想法雖然很好，但卻面臨著不少現實問題。首先，細胞移植非常昂貴；其次，供體細胞需要考慮配型等問題，不是很好找；第三，移植細胞的過程往往需要應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，移植細胞，免疫抑制的過程一切順利，這些細胞依舊可能死去，導致手術失敗。

顧臻教授與他的同事們為了解決這一難題，已經投入了近10年的時光。突破源於積累。在大量的實驗數據和技術能力的支持下，他們提出了一個全新的「仿生」想法——用人造細胞來模擬胰島β細胞的功能。

▲冷凍掃描電鏡下的人造細胞結構（圖片來源：顧臻教授課題組）

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

▲該人造細胞的工作原理（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。它能重現胰島β細胞感知血糖、並分泌胰島素的能力。「該研究的共同第一作者陳兆委博士說道。

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

北卡羅萊納大學的糖尿病關懷中心主任、內分泌部負責人、同時也是研究作者之一的John Buse教授對該研究讚譽有加。他說：「想要進入人體臨床試驗，這款人造細胞療法還有不少優化的工作要做。但它已經取得的結果非常出色。這是在用化學工程解決糖尿病上，邁出的充滿創意的又一步。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胞與無痛遞送藥物的貼片進行結合，開發出全新的給藥方式。在藥物遞送貼片的開發上，顧臻教授同樣是一名專家。

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「我們的計劃是進一步優化和測試這些人造細胞在大型動物里的反應，並為它們開發基於皮膚貼片的遞送系統。最終，我們希望能夠在糖尿病患者身上檢驗它的潛力。」顧臻教授評論道。

我們祝賀顧臻教授團隊再創佳績，也期待這款人造細胞能迎來突破，早日為中國，乃至全球糖尿病患者帶來福音！

原始出處：

Zhaowei Chen, Jinqiang Wang, Wujin Sun, et al.Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion.Nature Chemical Biology (2017) 30 October 2017 . doi:10.1038/nchembio.2511