新设计的“智能”胰岛素可以改善 1 型糖尿病的治疗

2021-08-10 04:31:51

1 型糖尿病患者的生活是饮食、运动和胰岛素治疗之间的一种平衡行为,以维持正常的血糖水平。虽然在努力使糖尿病患者的生活更轻松方​​面不乏解决方案,但一种有前途的新方法侧重于胰岛素本身。美国印第安纳大学医学院的生物化学家 Michael Weiss 和他的同事们回到了胰岛素分子的绘图板上,调整结构以响应简单碳水化合物的存在,目的是重新连接胰岛素分子再次激活胰岛素与内部血糖水平。他们的修改侧重于分子形状中已经内置的一个特征——一个保护性的“铰链”,它允许蛋白质在打开时发挥作用,在关闭时保持稳定。一种新设计意味着胰岛素分子仅在存在“钥匙”的情况下才会打开,例如简单的糖分子。 Weiss 和他的团队进行的实验使用碳水化合物果糖,表明可以操纵胰岛素,因此当存在一定量的糖“开启”时,它只激活来自肝脏的细胞样本。与其说是一种经过验证的疗法,不如说是概念证明,这个想法理论上对胰岛素的作用是一样的,这种胰岛素在葡萄糖存在的情况下会被激活。结果为消除糖尿病治疗中的大部分猜测开辟了道路。 “这种‘智能’胰岛素的承诺是它会改变糖尿病护理,因此人们不必再担心,”韦斯说。

1 型糖尿病是一种自身免疫性疾病,全世界每 100,000 人中约有 15 人受到影响。实际上,身体的免疫系统会破坏胰腺中的细胞,这些细胞负责根据血液供应中漂浮的葡萄糖水平测量出精确的激素胰岛素量。如果没有在适当的时候控制数量的胰岛素在身体周围输送,通常会将葡萄糖引导到细胞中的门会被牢牢锁定,在最需要能量的组织和器官时切断燃料。对于几个世纪以来的糖尿病患者来说,这将意味着早逝。值得庆幸的是,随着发现胰岛素可以被人工纯化和注射,以粗暴的方式代表其完成胰腺的工作,数百万人的命运发生了变化。这是一种有效的补救措施,但并非没有许多挑战。身体对葡萄糖的渴望远非可预测的,似乎是一时兴起。如果没有足够的胰岛素,血糖水平会在高血糖状态下保持高水平,引发一系列症状,从过度口渴到头痛、视力模糊和疲劳。胰岛素使您的身体过载,细胞会迅速吞噬血液中的葡萄糖供应,从而导致低血糖状态。在温和的情况下,这种低糖水平会导致出汗过多、精神错乱、颤抖和易怒。在严重的情况下,低血糖会增加癫痫发作的风险,有时甚至会导致死亡。不管你走哪条路,当葡萄糖供应不足时,身体就会转化为脂肪作为能量来源,产生酮作为废物。如果这些物质积累到足够多的量,就会导致潜在的危险状况,称为酮症酸中毒。

知识和技术的进步无疑帮助个人控制血糖水平以避免悲剧性后果。但是将胰岛素分子转化为生化传感器本身可能会编织出一种故障安全机制,当血糖降至某个点以下时,该机制会使激素失效。 “葡萄糖反应性胰岛素之所以重要,是因为有效使用胰岛素的最大障碍,尤其是在 1 型糖尿病患者中,是对血糖过低的后果的恐惧,”Weiss 说。这个概念是其他研究人员正在探索的一个概念。去年,来自哥本哈根大学和生物技术公司 Gubra 的一组科学家在类似的方法中取得了成功,创造了一种带有连接基团的胰岛素形式,该基团在葡萄糖存在时分裂,使分子发挥作用。显示在大鼠中起作用,它是另一种潜在的自动化胰岛素,有朝一日可以纳入治疗。从现在到那时需要发生很多事情。虽然理论上有效,但改良后的激素需要足够聪明才能识别出非常具体的葡萄糖阈值。 2021 年是胰岛素发现一百周年。再过一百年,那些应对 1 型糖尿病挑战的人可能会回顾另一个百年,胰岛素得到了一些改造。