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糖尿病

糖尿病治疗新希望——智能人造β细胞

来源:环球医学编译    时间:2017年10月31日    点击数:    5星

治疗1型糖尿病和一些2型糖尿病需要长期频繁的胰岛素注射或用于胰岛素输注的机械胰岛素泵。但美国北卡罗来纳大学的研究人员现在已经开发出了一种更加友好的选择:当葡萄糖水平上升时,人造细胞会自动释放胰岛素进入血液中。

这些“人造β细胞”(AβCs)模拟身体胰腺正常的葡萄糖控制器、分泌胰岛素的β细胞的功能。这些细胞的缺失或功能障碍导致1型糖尿病和许多2型糖尿病。该研究的想法是,可以将AβCs植入患者皮下,每隔几天更换一次,或者使用无痛和一次性的皮肤贴剂。

研究人员发表在《Nature Chemical Biology》的报告表明,将AβCs单次注射到缺乏β细胞的糖尿病小鼠中能使动物的血糖水平迅速正常化,并能将血糖水平保持正常长达5天。

主要研究人员、美国北卡罗来纳大学教授Zhen Gu表示,我们现在的计划是在大型动物中进一步优化和测试这些合成细胞,开发皮肤贴片递送系统,并最终在糖尿病患者中进行测试。

美国至少有600万人使用胰岛素(通过注射或机械泵)进行糖尿病治疗。到目前为止,以药丸形式递送胰岛素一直是具有挑战性的,因为胰岛素是一种大分子,在其可能到达血液之前被消化酶和酸所破坏。

然而,目前胰岛素治疗的主要问题不在于它们不能以药丸形式递送,而是它们不能像正常分泌胰岛素的胰腺细胞那样自动和有效地控制血糖水平。胰腺细胞移植在某些情况下可以解决这个问题。然而,这样的细胞移植是昂贵的,需要供体细胞,需要免疫抑制药物,并且由于移植细胞的破坏经常失败。

Gu和同事一直在研究胰岛素递送问题的解决方案。对于这个项目,他们采取了一个特别雄心勃勃的做法:制作人造细胞以最大程度执行天然胰腺β细胞的功能。Gu的AβCs是用正常细胞的双层脂质膜的简化版本构建的。关键的创新是这些细胞含有特别设计的填充胰岛素的囊泡。血糖水平的升高导致囊泡涂层的化学变化,导致囊泡开始与AβCs的外膜融合,从而释放胰岛素。

研究主要作者、Gu实验室的博士后研究员Zhaowei Chen表示,这是使用这种囊泡融合方法递送胰岛素的首个证明,该方法使用含有胰岛素的囊泡,可以复制β细胞的功能,即感应葡萄糖并作为应答分泌胰岛素。

在实验室培养皿试验和不含β细胞的糖尿病小鼠中,AβCs表现出对过量葡萄糖水平的快速反应。Gu表示,在1小时内,小鼠从高血糖水平恢复到正常血糖水平,之后它们仍然保持正常血糖长达5天。而注射无胰岛素的AβCs的对照小鼠保持高血糖水平。

Gu和同事计划进一步进行临床前测试,期望开发一种通过可以简单更换皮肤贴片无痛地递送细胞的方法。

Gu和他的团队也正在研究一种无细胞皮肤贴片,即一种“智能胰岛素贴片”,可以感知血糖水平并根据需要将胰岛素分泌到血液中。

英文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171030131454.htm

(环球医学编辑:常 路 )

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