“智能”胰島素根據(jù)血糖水平自動(dòng)“開(kāi)關(guān)”

據(jù)《自然》報(bào)道，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種可以根據(jù)血液中葡萄糖水平自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的新型胰島素。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，這種“智能”胰島素有效降低了高血糖濃度，同時(shí)防止了血糖水平過(guò)低。

胰島素晶體。一種新型胰島素可以根據(jù)血液中的葡萄糖水平改變其活性。圖片來(lái)源：Antonio Romero/Science Photo Library

對(duì)于糖尿病患者來(lái)說(shuō)，控制血糖水平是一項(xiàng)至關(guān)重要但又要求很高的任務(wù)。胰島素可以控制血糖，幫助預(yù)防許多與高血糖相關(guān)的長(zhǎng)期并發(fā)癥，如心血管疾病、慢性腎病、中風(fēng)和失明。全世界估計(jì)有4.22億糖尿病患者，其中很大一部分需要注射胰島素。

然而，過(guò)量的胰島素會(huì)導(dǎo)致血糖水平過(guò)低，這種狀況被稱為低血糖癥，使人們面臨嚴(yán)重并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，如意識(shí)喪失、癲癇發(fā)作甚至死亡。即使是輕度或中度低血糖也會(huì)導(dǎo)致焦慮、虛弱和混亂。美國(guó)印第安納大學(xué)生物化學(xué)家和醫(yī)生Michael Weiss說(shuō)，糖尿病患者——尤其是總是需要注射胰島素的1型糖尿病患者，每周可能會(huì)有好幾次血糖濃度下降?！斑@確實(shí)影響了生活質(zhì)量。”

幾十年來(lái)，研究人員一直致力于開(kāi)發(fā)一種能夠根據(jù)人體血液中葡萄糖含量自動(dòng)調(diào)節(jié)胰島素活性的系統(tǒng)。一種常見(jiàn)方法是制造含有沉積物的化合物，當(dāng)葡萄糖濃度升高時(shí)，這種沉積物會(huì)釋放胰島素。但這種方法的主要缺點(diǎn)是它的不可逆性——一旦胰島素被釋放出來(lái)，就無(wú)法控制。

現(xiàn)在，科學(xué)家另辟蹊徑，通過(guò)使用葡萄糖敏感成分修改胰島素來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。丹麥諾和諾德制藥公司首席科學(xué)家Rita Slaaby和同事設(shè)計(jì)了一種胰島素分子，該分子有一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)血液中的葡萄糖水平打開(kāi)或關(guān)閉其活性。10月16日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》。

這個(gè)開(kāi)關(guān)由兩部分組成：一個(gè)被稱為大環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一種葡萄糖苷，后者是一種來(lái)源于葡萄糖的分子。當(dāng)血糖濃度較低時(shí)，葡萄糖苷與環(huán)結(jié)合，使胰島素處于封閉的非活性狀態(tài)；當(dāng)血糖水平升高時(shí)，糖取代了葡萄糖苷，改變了胰島素的形狀，使其被激活。

研究人員將這種胰島素分子命名為NNC2215，并在豬和大鼠身上測(cè)試了這種胰島素分子。這些豬和大鼠被注射了葡萄糖以模擬糖尿病的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被注射到動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，NNC2215降低血糖的效果與普通人類胰島素一樣好，而更重要的是，它能夠防止當(dāng)前胰島素治療中的血糖水平下降。

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院臨床化學(xué)家David Sacks說(shuō)：“這是一個(gè)非常好的研究，設(shè)計(jì)得很好，研究人員做了所有必要的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其效果。”

Sacks說(shuō)，改良后的胰島素首次被證明是針對(duì)葡萄糖的。Weiss和同事此前曾證明，一種具有類似分子開(kāi)關(guān)的胰島素分子對(duì)另一種糖分子果糖敏感。

不過(guò)，最新的胰島素分子仍存在一些問(wèn)題。 Sacks說(shuō)，該研究觀察了NNC2215在血糖水平的更大范圍而非在糖尿病患者中常見(jiàn)的范圍內(nèi)的活性，因此未來(lái)的研究應(yīng)該證明胰島素在狹窄范圍內(nèi)也有效。浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師顧臻說(shuō)，其他值得考慮因素包括其安全性和價(jià)格。

諾和諾德的一位發(fā)言人表示，進(jìn)一步優(yōu)化該分子的研究仍在進(jìn)行中。

Weiss說(shuō)，其他幾種智能胰島素藥物正在研制中，科研人員的最終目標(biāo)是研制出一套智能胰島素藥物，使醫(yī)生能夠?yàn)榛颊咛峁﹤€(gè)性化治療。