人造细胞自主调控血糖！带来治疗新希望

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 North Carolina 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。

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！

“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John Buse教授（图片来源：UNC School of Medicine）

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John Buse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。

参考资料：

[1] Smart Artificial Beta Cells Could Lead to New Diabetes Treatment

[2] Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion

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