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(píng)估潛在的臨床試驗(yàn)，如果成功，可能會(huì)改變糖尿病治療，這項(xiàng)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(gè)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(shí)，就會(huì)發(fā)生糖尿病。在這兩種情況下，醫(yī)生都會(huì)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(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)血糖水平，然后計(jì)算相應(yīng)的胰島素劑量。此外，有規(guī)律地?cái)z入碳水化合物對(duì)保持血糖水平正常很重要。這兩個(gè)需求都必然受到人為錯(cuò)誤的影響，而人為錯(cuò)誤可能帶來潛在的破壞性后果。

當(dāng)血糖過低時(shí)，過量的胰島素會(huì)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(jìn)入細(xì)胞。當(dāng)胰島素附著在細(xì)胞表面時(shí)，它會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，稱為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，然后進(jìn)入細(xì)胞表面。這個(gè)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(gè)添加的分子，稱為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑，在化學(xué)上阻止葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分子到達(dá)表面。它的存在不會(huì)阻止所有葡萄糖進(jìn)入，也不會(huì)永久地阻止轉(zhuǎn)運(yùn)分子。相反，這是一個(gè)動(dòng)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(gè)'智能'鑰匙，"這項(xiàng)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(jìn)入細(xì)胞，但當(dāng)血糖正常時(shí)，添加的抑制劑分子會(huì)阻止過多的葡萄糖進(jìn)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(xiǎn)。"

"這種i-胰島素也能對(duì)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(qiáng)(音譯)補(bǔ)充道。"例如，飯后，當(dāng)血糖水平上升時(shí)，血液中的胰島素水平也會(huì)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(cè)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(zhǎng)達(dá)10小時(shí)。三小時(shí)后的第二次注射延長(zhǎng)了對(duì)低血糖的保護(hù)。

"下一步是在進(jìn)行臨床試驗(yàn)之前在動(dòng)物模型進(jìn)一步評(píng)估這種修飾胰島素系統(tǒng)的長(zhǎng)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(hù)理中心的主任John Buse博士說道。如果這一愿望得以實(shí)現(xiàn)，將是糖尿病治療領(lǐng)域最令人興奮的進(jìn)展之一。"

顧教授說："新的胰島素有潛力優(yōu)化響應(yīng)時(shí)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(dòng)監(jiān)測(cè)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