據(jù)《自然》報道，科學(xué)家設(shè)計了一種可以根據(jù)血液中葡萄糖水平自動開啟和關(guān)閉的新型胰島素。在動物實驗中，這種“智能”胰島素有效降低了高血糖濃度，同時防止了血糖水平過低。

對于糖尿病患者來說，控制血糖水平是一項至關(guān)重要但又要求很高的任務(wù)。胰島素可以控制血糖，幫助預(yù)防許多與高血糖相關(guān)的長期并發(fā)癥，如心血管疾病、慢性腎病、中風(fēng)和失明。全世界估計有4.22億糖尿病患者，其中很大一部分需要注射胰島素。

然而，過量的胰島素會導(dǎo)致血糖水平過低，這種狀況被稱為低血糖癥，使人們面臨嚴(yán)重并發(fā)癥的風(fēng)險，如意識喪失、癲癇發(fā)作甚至死亡。即使是輕度或中度低血糖也會導(dǎo)致焦慮、虛弱和混亂。美國印第安納大學(xué)生物化學(xué)家和醫(yī)生Michael Weiss說，糖尿病患者——尤其是總是需要注射胰島素的1型糖尿病患者，每周可能會有好幾次血糖濃度下降?！斑@確實影響了生活質(zhì)量?！?/p>

幾十年來，研究人員一直致力于開發(fā)一種能夠根據(jù)人體血液中葡萄糖含量自動調(diào)節(jié)胰島素活性的系統(tǒng)。一種常見方法是制造含有沉積物的化合物，當(dāng)葡萄糖濃度升高時，這種沉積物會釋放胰島素。但這種方法的主要缺點(diǎn)是它的不可逆性——一旦胰島素被釋放出來，就無法控制。

現(xiàn)在，科學(xué)家另辟蹊徑，通過使用葡萄糖敏感成分修改胰島素來解決這個問題。丹麥諾和諾德制藥公司首席科學(xué)家Rita Slaaby和同事設(shè)計了一種胰島素分子，該分子有一個開關(guān)，可以根據(jù)血液中的葡萄糖水平打開或關(guān)閉其活性。10月16日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》。

這個開關(guān)由兩部分組成：一個被稱為大環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一種葡萄糖苷，后者是一種來源于葡萄糖的分子。當(dāng)血糖濃度較低時，葡萄糖苷與環(huán)結(jié)合，使胰島素處于封閉的非活性狀態(tài)；當(dāng)血糖水平升高時，糖取代了葡萄糖苷，改變了胰島素的形狀，使其被激活。

研究人員將這種胰島素分子命名為NNC2215，并在豬和大鼠身上測試了這種胰島素分子。這些豬和大鼠被注射了葡萄糖以模擬糖尿病的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被注射到動物體內(nèi)時，NNC2215降低血糖的效果與普通人類胰島素一樣好，而更重要的是，它能夠防止當(dāng)前胰島素治療中的血糖水平下降。

美國國立衛(wèi)生研究院臨床化學(xué)家David Sacks說：“這是一個非常好的研究，設(shè)計得很好，研究人員做了所有必要的實驗來驗證其效果。”

Sacks說，改良后的胰島素首次被證明是針對葡萄糖的。Weiss和同事此前曾證明，一種具有類似分子開關(guān)的胰島素分子對另一種糖分子果糖敏感。

不過，最新的胰島素分子仍存在一些問題。 Sacks說，該研究觀察了NNC2215在血糖水平的更大范圍而非在糖尿病患者中常見的范圍內(nèi)的活性，因此未來的研究應(yīng)該證明胰島素在狹窄范圍內(nèi)也有效。浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師顧臻說，其他值得考慮因素包括其安全性和價格。

諾和諾德的一位發(fā)言人表示，進(jìn)一步優(yōu)化該分子的研究仍在進(jìn)行中。

Weiss說，其他幾種智能胰島素藥物正在研制中，科研人員的最終目標(biāo)是研制出一套智能胰島素藥物，使醫(yī)生能夠為患者提供個性化治療。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08042-3

來源：中國科學(xué)報