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合成铰链可能是革命性的智能胰岛素治疗的关键

对于依赖胰岛素​​的糖尿病患者来说,血糖控制是一项全职工作。但是,如果他们的药物可以为他们发挥作用——一种胰岛素,其血液中的活性会响应血糖水平并相应地进行调整?印第安纳大学医学院杰出教授 Michael A. Weiss 医学博士的一项发明可能会导致这一点。

在同行评审期刊PNAS 上发表的一项突破性研究中,Weiss 和他的团队描述了使用合成“开关”,可以使用简单的糖传感器打开或关闭。该研究部分与 Weiss 于 2008 年创立的小型生物技术公司 Thermalin, Inc. 合作。

他们的概念利用了一种天然机制,称为“保护铰链”,内置于脊椎动物胰岛素中。保护性铰链是一种自然结构特征,它在 50 亿多年前进化,使激素在关闭状态下保持稳定,但在打开状态下可折叠和发挥功能。

“葡萄糖反应性胰岛素很重要的原因是,有效使用胰岛素的最大障碍,尤其是在 1 型糖尿病患者中,是担心血糖过低的后果,”Weiss 说,他也是主席生物化学与分子生物学系。

严重低血糖(低血糖)的直接后果可能包括谵妄、抽搐或意识丧失,严重低血糖的反复发作可导致认知能力下降。另一方面,慢性高血糖(高血糖)会导致失明、中风或截肢。保持在理想的血糖范围内是依赖胰岛素​​的糖尿病患者每天面临的微妙平衡。

但韦斯说,他设想的未来是,人​​们不必选择冒着长期健康的风险来保护自己免受严重低血糖的直接危险。

“这种‘智能’胰岛素的承诺是它将改变糖尿病护理,因此人们不必再担心,”韦斯说。“通过我们的发明,我们设想当血糖降低时,铰链会关闭。但是要将我们的原理证明转化为 FDA 批准的产品,还有很多工作要做。”

自发现胰岛素以来的 100 年里,它作为糖尿病治疗方法的使用经历了许多重大变化。哈佛医学院乔斯林糖尿病中心首席学术官 C. Ronald Kahn 医学博士说,葡萄糖反应型胰岛素可能是下一个。

“在最近发表在PNAS 上的 Weiss 实验室的研究中,我们看到了胰岛素开发下一个激动人心的阶段的一个例子,即开发一种胰岛素类似物,通过化学修饰可以感知血液中的糖含量,”卡恩说。 . “虽然目前的类似物已被设计用于感知果糖,但似乎同样的方法也可用于开发类似物来感知葡萄糖。这些类似物是否足够敏感以通过生理范围内的变化进行调节仍有待确定,但如果是这样,这将是管理糖尿病的重要新工具。”

其他类型的葡萄糖反应性胰岛素正在其他地方开发。Weiss 发明的独特之处在于它的简单性。与其他方法相比,合成铰链利用自然发生的过程并引入更少的外部或人工元素。

虽然他们的研究使用果糖作为模型(代表像葡萄糖这样的单糖),但它证明了 Weiss 的合成铰链概念是有效的。他的团队已经在研究葡萄糖反应性胰岛素候选物,它们在所需的高和低葡萄糖阈值(分别为 70 至 180 毫克/分升)下开启和关闭。通过用葡萄糖传感器代替果糖传感器,革命性的胰岛素疗法可能比我们想象的更接近。

上述参考研究的标题是“将合成开关插入胰岛素提供代谢物依赖性激素受体激活调节”。

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