PNAS：糖尿病治療期間低血糖？「智能」胰島素來預防

本研究的通訊作者顧臻教授（右）與第一作者王金強博士（左）（圖片來源：UCLA）

據國際糖尿病聯盟統計，2017年全球共有4.25億成人糖尿病患者。而中國成人糖尿病患者人數則高達1.14億, 位居世界第一, 佔總數的1/4以上。

不論是1型糖尿病（自身無法產生胰島素）還是2型糖尿病（無法對正常水平胰島素做出反應）的糖尿病人都需要長期注射胰島素維持正常生活，而其胰島素注射劑量需要根據血糖儀或連續血糖監測系統監測的血糖水平計算得到，另外還需要控制碳水化合物攝入來保持血糖水平正常。但這兩個環節都會受到人為錯誤的影響，造成嚴重後果。比如，當血糖過低時，過量的胰島素會造成低血糖，並由此導致癲癇、昏迷甚至死亡。

從這一角度出發，加州大學洛杉磯分校顧臻教授領導的團隊開發了一種叫做「i-胰島素」的「智能」胰島素，智能監控血糖順勢調節胰島素，預防糖尿病治療期間的低血糖症。相關研究發表在《PNAS》雜誌上。

https://doi.org/10.1073/pnas.1901967116

胰島素是胰腺中天然產生的激素。它有助於身體調節葡萄糖——通過食物消耗獲得並為身體提供能量。在體內，胰島素是幫助葡萄糖從血液進入細胞的「關鍵」。當胰島素附著在細胞表面時，它會激活細胞內的蛋白質（葡萄糖轉運蛋白，Glut），然後該分子將血液中的葡萄糖帶入細胞。

該研究小組在胰島素中添加了另一種分子，即葡萄糖轉運蛋白抑製劑，以創造新的智能胰島素。葡萄糖轉運蛋白抑製劑可以化學阻斷已經「浮出水面」的Glut分子。它的存在不會阻止所有葡萄糖進入，也不會永久阻斷葡萄糖轉運蛋白分子。相反，它是動態過程的一部分，取決於存在多少抑製劑和葡萄糖分子。

顧臻教授說：「我們的新型胰島素就像一把『聰明』的鑰匙，葡萄糖可以進入細胞，但增加的抑製劑分子可以防止多餘的葡萄糖，同時也能夠降低低血糖的風險，將血液的血糖維持在一個正常的水平。」

「這種胰島素也可以迅速應對高血糖水平，例如飯後，當葡萄糖水平上升時，血液中的胰島素水平也會迅速增加，這有助於使葡萄糖水平正常化。」該研究的共同主要作者，顧臻研究小組的博士後研究員王金強補充道。

隨後，研究小組在1型糖尿病小鼠身上進行了i-胰島素測試，首次皮下注射i-胰島素後，小鼠保持正常血糖水平長達10小時，在首次注射後的3小時再次注射測試發現，其延長了對低血糖的保護效應。

「在進行臨床實驗前，我們需要進一步系統評估修飾後的i-胰島素與動物模型的長期生物相容性。」該研究的共同作者、北卡羅萊納大學教堂山分校糖尿病研究中心主任John Buse教授說，「如果實現這一願景，那將是糖尿病治療中最激動人心的進展之一。」

「通過進一步的優化拓展，i-胰島素有望進一步提升其響應時間及作用時間。並且也將改進給葯技術，比如透皮微針貼片或口服膠囊。」顧臻教授說道。

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參考資料：

[1] "Smart" insulin could prevent hypoglycemia during diabetes treatment

[2] Glucose transporter inhibitor-conjugated insulin mitigates hypoglycemia

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