智能手機還能治療糖尿病！用App和LED燈控制胰島素的分泌

來自中國的幾位科學家們利用智能手機和光遺傳學技術精確地控制細胞為患糖尿病的小鼠輸送胰島素。該技術還可以用於實時監測糖尿病人的血糖水平，從而自動產生所需的胰島素，將食物中的糖分轉換為人體可用能量。

研究人員基於植物中發現的光敏基因改造了一些人類細胞，然後通過無線供電的紅外LED燈激活這些細胞按需產生胰島素。這些LED燈和改造的細胞被集成到一個微小的柔性圓盤上並植入到小鼠的背部。他們還開發了專門的安卓手機App，來控制LED燈的開關和光強。通過每天給予將糖尿病小鼠約4小時的光照，研究人員發現連續15天小鼠血液中的胰島素水平穩定在正常水平。

圖 | 研究人員利用智能手機控制植入到小鼠背部的LED圓盤亮度

相關研究成果發表在了《科學轉化醫學》期刊上，作者們說這個系統的設計靈感來源於「智能家居」概念，利用手機或者電腦遠程控制所有的照明，加熱和電子設備。可遠程控制的細胞將為個性化、數字化和全球化精準醫學的新時代開路導航。

來自華東師範大學的教授葉海峰是該研究的作者之一。他說他的目標是建立「一個全自動血糖監測儀和糖尿病治療系統」，可以每天24小時不間斷地監測糖尿病，並通過智能手機共享數據。

懷俄明大學分子生物學家Mark Gomelsky針對此次研究撰寫了一篇評論。他說，在人體內，我們可以用LED手鐲來代替植入式圓盤，而改造的細胞仍然需要單獨注射到體內。目前這種改造細胞需要多久注射一次仍不清楚。

糖尿病分為1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病屬於發病率較高的疾病，根據美國糖尿病協會的數據，美國約有125萬名兒童和成年人患有1型糖尿病。在1型糖尿病中，胰腺不能產生足夠的胰島素將糖或葡萄糖轉化為人體所需能量。所以目前1型糖尿病患者每天都需要多次注射胰島素，或者隨身攜帶胰島素泵，通過將插入皮下的細塑料管輸注胰島素。

Gomelsky教授認為，華東師大的技術可能不是治療1型糖尿病的最佳方法，因為，美國食品藥品管理局去年剛剛批准了第一台全自動胰島素泵上市。但是該技術可以用來遠程控制細胞產生其他基因改造的藥物，用於其他疾病的治療。

而該手機控制療法面臨的另一個挑戰就是安全，因為手機有受到黑客攻擊的風險。但葉海鋒教授稱，這不是個大問題，只需軟體工程師安裝加密密鑰即可解決。

光遺傳學是此次技術中的關鍵。光遺傳學是利用光敏蛋白來調節體內生物活性的新興領域，被認為可以用於許多疾病的治療，包括帕金森氏症和精神分裂症。目前，光遺傳學的首次人體測試正在規劃中，它將幫助色素性視網膜炎患者恢復視力，這是一種可以導致失明的退行性眼病。但是光遺傳學目前還處於發展的初級階段，其中面臨的兩個主要挑戰是使用哪種類型的光頻，以及如何以適當的強度來激活細胞。

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