加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的生物工程師和他們的同事開發(fā)了一種新型胰島素，可以幫助使用胰島素治療糖尿病的人預(yù)防低血糖。該療法正在評估潛在的臨床試驗，如果成功，可能會改變糖尿病治療，這項研究發(fā)表在《PNAS》上。

圖片來源：PNAS

胰島素是胰腺自然產(chǎn)生的一種激素。它幫助身體調(diào)節(jié)葡萄糖，葡萄糖通過食物被消耗，為身體提供能量。當(dāng)一個人的身體不能自然產(chǎn)生胰島素(1型糖尿病)，或者不能有效地利用所產(chǎn)生的胰島素(2型糖尿病)時，就會發(fā)生糖尿病。在這兩種情況下，醫(yī)生都會給患者開常規(guī)劑量的胰島素來控制這種疾病。

一般來說，需要使用胰島素的人用血糖儀或連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測血糖水平，然后計算相應(yīng)的胰島素劑量。此外，有規(guī)律地攝入碳水化合物對保持血糖水平正常很重要。這兩個需求都必然受到人為錯誤的影響，而人為錯誤可能帶來潛在的破壞性后果。

當(dāng)血糖過低時，過量的胰島素會導(dǎo)致低血糖。這可能導(dǎo)致癲癇發(fā)作、昏迷，在極端情況下甚至死亡。

為了安全起見，UCLA領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種名為i-胰島素的"智能"胰島素，可以防止血糖水平降得過低。

胰島素在體內(nèi)起著"關(guān)鍵"的作用，幫助葡萄糖從血液中進入細(xì)胞。當(dāng)胰島素附著在細(xì)胞表面時，它會激活細(xì)胞內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，稱為葡萄糖轉(zhuǎn)運體，然后進入細(xì)胞表面。這個分子隨后把周圍的葡萄糖從血液帶入細(xì)胞。

研究小組在胰島素中添加了額外的分子來制造新的智能胰島素。這個添加的分子，稱為葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑，在化學(xué)上阻止葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白分子到達表面。它的存在不會阻止所有葡萄糖進入，也不會永久地阻止轉(zhuǎn)運分子。相反，這是一個動態(tài)過程的一部分，取決于存在多少抑制劑和葡萄糖分子。

"我們的新胰島素就像一個'智能'鑰匙，"這項研究的首席研究員、加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院生物工程學(xué)教授顧臻博士說道。"胰島素讓葡萄糖進入細(xì)胞，但當(dāng)血糖正常時，添加的抑制劑分子會阻止過多的葡萄糖進入細(xì)胞。這可以使血糖保持在正常水平，降低低血糖的風(fēng)險。"

"這種i-胰島素也能對高糖水平做出快速反應(yīng)，"該研究的聯(lián)合首席作者、顧教授研究組的博士后研究員王金強(音譯)補充道。"例如，飯后，當(dāng)血糖水平上升時，血液中的胰島素水平也會迅速上升，這有助于血糖水平正?；?。"

加州大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在患有1型糖尿病的老鼠身上測試了這種智能胰島素。第一次注射后，胰島素i將血糖控制在正常范圍內(nèi)長達10小時。三小時后的第二次注射延長了對低血糖的保護。

"下一步是在進行臨床試驗之前在動物模型進一步評估這種修飾胰島素系統(tǒng)的長期生物相容性，"該研究合作者、北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校醫(yī)學(xué)院糖尿病護理中心的主任John Buse博士說道。如果這一愿望得以實現(xiàn)，將是糖尿病治療領(lǐng)域最令人興奮的進展之一。"

顧教授說："新的胰島素有潛力優(yōu)化響應(yīng)時間，以及它在體內(nèi)可以持續(xù)多久。它還可以通過其他方式傳遞，比如自動監(jiān)測血糖水平的皮膚貼片，或者藥片等。"

參考資料：Zhen Gu et al. Glucose transporter inhibitor-conjugated insulin mitigates hypoglycemia， Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI： 10.1073/pnas.1901967116