PNAS:糖尿病治疗期间低血糖?“智能”胰岛素来预防
2019/05/20
加州大学洛杉矶分校的顾臻团队开发了一种能够预防糖尿病治疗期间低血糖症的新型胰岛素,目前正在进行临床前的评估。如果成功的话,这一成果有望改善糖尿病护理。


本研究的通讯作者顾臻教授(右)与第一作者王金强博士(左)(图片来源:UCLA)

据国际糖尿病联盟统计,2017年全球共有4.25亿成人糖尿病患者。而中国成人糖尿病患者人数则高达1.14亿, 位居世界第一, 占总数的1/4以上。

不论是1型糖尿病(自身无法产生胰岛素)还是2型糖尿病(无法对正常水平胰岛素做出反应)的糖尿病人都需要长期注射胰岛素维持正常生活,而其胰岛素注射剂量需要根据血糖仪或连续血糖监测系统监测的血糖水平计算得到,另外还需要控制碳水化合物摄入来保持血糖水平正常。但这两个环节都会受到人为错误的影响,造成严重后果。比如,当血糖过低时,过量的胰岛素会造成低血糖,并由此导致癫痫、昏迷甚至死亡。

从这一角度出发,加州大学洛杉矶分校顾臻教授领导的团队开发了一种叫做“i-胰岛素”的“智能”胰岛素,智能监控血糖顺势调节胰岛素,预防糖尿病治疗期间的低血糖症。相关研究发表在《PNAS》杂志上。


https://doi.org/10.1073/pnas.1901967116

胰岛素是胰腺中天然产生的激素。它有助于身体调节葡萄糖——通过食物消耗获得并为身体提供能量。在体内,胰岛素是帮助葡萄糖从血液进入细胞的“关键”。当胰岛素附着在细胞表面时,它会激活细胞内的蛋白质(葡萄糖转运蛋白,Glut),然后该分子将血液中的葡萄糖带入细胞。

该研究小组在胰岛素中添加了另一种分子,即葡萄糖转运蛋白抑制剂,以创造新的智能胰岛素。葡萄糖转运蛋白抑制剂可以化学阻断已经“浮出水面”的Glut分子。它的存在不会阻止所有葡萄糖进入,也不会永久阻断葡萄糖转运蛋白分子。相反,它是动态过程的一部分,取决于存在多少抑制剂和葡萄糖分子。

顾臻教授说:“我们的新型胰岛素就像一把‘聪明’的钥匙,葡萄糖可以进入细胞,但增加的抑制剂分子可以防止多余的葡萄糖,同时也能够降低低血糖的风险,将血液的血糖维持在一个正常的水平。”

“这种胰岛素也可以迅速应对高血糖水平,例如饭后,当葡萄糖水平上升时,血液中的胰岛素水平也会迅速增加,这有助于使葡萄糖水平正常化。”该研究的共同主要作者,顾臻研究小组的博士后研究员王金强补充道。

随后,研究小组在1型糖尿病小鼠身上进行了i-胰岛素测试,首次皮下注射i-胰岛素后,小鼠保持正常血糖水平长达10小时,在首次注射后的3小时再次注射测试发现,其延长了对低血糖的保护效应。

“在进行临床实验前,我们需要进一步系统评估修饰后的i-胰岛素与动物模型的长期生物相容性。”该研究的共同作者、北卡罗莱纳大学教堂山分校糖尿病研究中心主任John Buse教授说,“如果实现这一愿景,那将是糖尿病治疗中最激动人心的进展之一。”

“通过进一步的优化拓展,i-胰岛素有望进一步提升其响应时间及作用时间。并且也将改进给药技术,比如透皮微针贴片或口服胶囊。”顾臻教授说道。

参考资料:

[1] 'Smart' insulin could prevent hypoglycemia during diabetes treatment

[2] Glucose transporter inhibitor-conjugated insulin mitigates hypoglycemia

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