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北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!
北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!
来源:药明康德 | 10/31/2017 1:42:28 AM | 浏览:154 | 评论:0

北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!

  近日,北卡罗莱纳大学教堂山分校 / 北卡罗莱纳州立大学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。

北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!

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,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!

北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!

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。

北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!

  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。”

北卡罗莱纳大学顾臻教授团队:人造细胞自主调控血糖,带来糖尿病治疗新希望!

  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。

  “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。

  论文链接:

https://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.2511.html

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