人造细胞自主调控血糖!顾臻团队带来糖尿病治疗新希望

药明康德报道:中国是一个糖尿病大国。据估计,中国约有1亿名糖尿病患者,占全世界患者总数的四分之一!为了控制病情,不少糖尿病患者需要长期接受胰岛素的注射治疗。然而这种方法不但为患者们带来了疼痛与不便,从本质上看也是治标不治本。在现代生物医学迅猛发展的当下,我们有什么办法能从根本上解决糖尿病吗?

今日,北卡罗莱纳大学教堂山分校(University of NorthCarolina at Chapel Hill) / 北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)的华人学者顾臻教授与其团队公布了一项新研究的成果。他们开发出了一种人造细胞,能在血糖水平升高时,自动将胰岛素释放到血液中。这一开创性的研究在线发表在了顶尖学术期刊《自然· 化学生物学》(《Nature Chemical Biology》)上。

这一研究有望解决糖尿病治疗难的问题。对于1型和部分2型糖尿病患者而言,他们的病因非常明确——体内缺乏足够的胰岛素。然而作为一种生物大分子,胰岛素很容易在酶和胃酸的作用下发生降解,因此极难通过口服用药。而常规的注射疗法虽然能控制和降低血糖水平,但其效率无法和正常的胰岛素分泌细胞同日而语。因此,在许多科学家看来,将这些细胞移植回人体内,有望一劳永逸地解决糖尿病。

这一想法虽然很好,但却面临着不少现实问题。首先,细胞移植非常昂贵;其次,供体细胞需要考虑配型等问题,不是很好找;第三,移植细胞的过程往往需要应用免疫抑制类的药物,容易为患者带来一系列副作用;第四,即便寻找配型,移植细胞,免疫抑制的过程一切顺利,这些细胞依旧可能死去,导致手术失败。

本研究的负责人顾臻教授(图片来源:UNC Health Care News

顾臻教授与他的同事们为了解决这一难题,已经投入了近10年的时光。突破源于积累。在大量的实验数据和技术能力的支持下,他们提出了一个全新的“仿生”想法——用人造细胞来模拟胰岛β细胞的功能。

▲冷冻扫描电镜下的人造细胞结构(图片来源:顾臻教授课题组)

为了实现这一目标,顾臻教授的团队首先构建了了人造细胞的双层脂膜,将内部与外部隔绝开来。在这些人造细胞内部,科学家们又注入了一种精心设计的胰岛素载体。当血糖水平上升时,这些载体表面就会发生变化,促使它们与人造细胞的外膜融合,从而释放胰岛素。从原理上看,这与人类的胰岛素分泌细胞是何等的接近!

​▲该人造细胞的工作原理(图片来源:顾臻教授课题组)

“这是首次使用胰岛素载体融合的过程来递送胰岛素。它能重现胰岛β细胞感知血糖、并分泌胰岛素的能力。“该研究的共同第一作者陈兆委博士说道。

在体外实验中,该人造细胞对葡萄糖水平的变化有着快速反应。为了进一步评估它的潜力,研究人员们将人造细胞注射入了缺乏胰岛β细胞,并展现出糖尿病症状的小鼠体内。“在一个小时内,高血糖的小鼠恢复了正常血糖水平,并能保持长达5天。”顾臻教授说道。

北卡罗莱纳大学的糖尿病关怀中心主任、内分泌部负责人、同时也是研究作者之一的JohnBuse教授对该研究赞誉有加。他说:“想要进入人体临床试验,这款人造细胞疗法还有不少优化的工作要做。但它已经取得的结果非常出色。这是在用化学工程解决糖尿病上,迈出的充满创意的又一步。它不需要依赖机械的胰岛素泵,或是活体的移植。”

按计划,研究人员将把这类人工细胞与无痛递送药物的贴片进行结合,开发出全新的给药方式。在药物递送贴片的开发上,顾臻教授同样是一名专家。

“我们的计划是进一步优化和测试这些人造细胞在大型动物里的反应,并为它们开发基于皮肤贴片的递送系统。最终,我们希望能够在糖尿病患者身上检验它的潜力。”顾臻教授评论道。

我们祝贺顾臻教授团队再创佳绩,也期待这款人造细胞能迎来突破,早日为中国,乃至全球糖尿病患者带来福音!

原始出处:

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

 

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