人工β細胞智能調節血糖水平有望引領糖尿病治療新方式

　　美國北卡羅萊納大學（UNC）和北卡州立大學（NCSU）聯合生物醫學工程系教授顧臻帶領團隊開發了一種人造β細胞，可以根據血液中的葡萄糖水平，釋放胰島素。

　　治療1型糖尿病和某些2型糖尿病需要長期進行痛苦和頻繁的胰島素注射或使用機械的胰島素泵。相比于這兩種方式，來自顧臻團隊的人造β細胞是一種更有利于病人的選擇：當葡萄糖水平升高時，人造細胞會自動釋放胰島素到血液中。

　　這些“人造β細胞”模擬人體的天然血糖控制器——分泌胰島素的胰腺β細胞的功能。這些細胞的喪失或功能障礙會導致1型糖尿病和2型糖尿病。研究人員的想法是可以讓這些人工β細胞通過皮下植入到患者的體內，可以每隔幾天進行替換，例如通過無痛的一次性的皮膚貼片來實現。

　　研究人員將這篇文章發表在了《Nature Chemical Biology》上。在動物研究中，一次性注入人工β細胞到缺乏β細胞的糖尿病小鼠體內，可以快速使得實驗動物的血糖正常化，并可以持續維持正常水平長達5天的時間。

　　“我們現在的計劃是在大型動物中進一步優化和測試這些合成細胞，為他們開發一個皮膚貼片遞送系統，并最終在糖尿病患者身上進行測試，”聯合UNC / NC國家生物醫學工程學系的教授顧臻博士說。顧臻還在UNC醫學院，UNC Eshelman藥學院，以及UNC糖尿病護理中心任職。

　　在美國，至少有600萬人使用胰島素進行糖尿病治療，他們往往使用注射方式或者是機械泵。到目前為止，以藥丸形式遞送胰島素是具有挑戰性的，因為它是一個很大的分子，在它到達血液之前會被消化酶和酸破壞。

　　然而，目前胰島素治療的主要問題不是不能口服，而是不能像正常分泌胰島素的胰腺細胞那樣，自動有效地控制血糖水平。在某些情況下，胰腺細胞的移植可以解決這個問題。然而，這種細胞移植昂貴，需要供體細胞經常短缺，且需要免疫抑制藥物，而且常常由于移植細胞的損壞而失敗。

　　在過去10年的大部分時間里，顧臻和同事一直在研究解決胰島素輸送問題的方法。對于這個項目，他們采用了一種特別有野心的方法：制造人造細胞，在很大程度上，能夠替代天然胰腺細胞的工作。顧臻的人造β細胞是采用一個簡化版的正常細胞雙層脂質膜。關鍵的創新是這些細胞中所包含的經過特殊設計的胰島素填充小泡。血糖水平上升時，會導致囊泡膜的化學變化，囊泡會開始與人造β細胞的外膜融合，從而釋放胰島素到血液中。

　　“這是首次演示使用這樣一個囊泡融合過程提供胰島素的，內含胰島素的囊泡與真正β細胞中的極為相似，它能夠重現β細胞傳感葡萄糖和響應胰島素分泌的功能，“Zhaowei Chen說，他是文章的第一作者，也是顧臻實驗室的博士后研究員。

　　在實驗室培養皿試驗中，以及在缺乏β細胞糖尿病小鼠試驗中，人造β細胞顯示了對過高葡萄糖水平的快速響應能力。“小鼠在一個小時內從高血糖變為正常血糖，在那之后的五天里，它們仍然保持著正常血糖水平，”顧臻說。對照組小鼠注射不含有胰島素的人造β細胞，而保持高血糖的水平。

　　顧臻教授和同事們計劃進行進一步的臨床前測試，并希望開發一種方法，通過一個可以簡單替換的皮膚貼片來無痛地遞送這些細胞。這種人造β細胞有望引領糖尿病治療的新方式。