Nat Chem Biol： 人造β细胞试验成功，一次注射可控制血糖长达五天！
2017-10-31 佚名 medicalxpress
治疗1型糖尿病和一些2型糖尿病患者长期需要痛苦和频繁的胰岛素注射或胰岛素输注的机械胰岛素泵。但北卡罗来纳大学和NC州立大学的研究人员现在已经开发出了一种更加耐心友好的选择：当葡萄糖水平上升时，人造细胞会自动将胰岛素释放到血液中。
治疗1型糖尿病和一些2型糖尿病患者长期需要痛苦和频繁的胰岛素注射或胰岛素输注的机械胰岛素泵。但北卡罗来纳大学和NC州立大学的研究人员现在已经开发出了一种更加耐心友好的选择：当葡萄糖水平上升时，人造细胞会自动将胰岛素释放到血液中。
这些“人造β细胞”（ABCs）模仿身体的胰岛素分泌型β细胞的天然葡萄糖控制器的功能。这些胰岛细胞的损失或功能障碍导致1型糖尿病和许多2型糖尿病。这个想法是，可以将皮下的AβCs皮下插入患者，每隔几天更换一次，或者通过无痛和一次性的皮肤贴剂来实现。
研究人员在“自然化学生物学”报告中指出，单次注射ABCs到缺乏β细胞的糖尿病小鼠中，使动物的血糖水平迅速正常化，并将这些水平保持正常，持续5天。
“我们现在的计划是进一步优化和测试大型动物中的这些合成细胞，为他们开发皮肤贴片递送系统，并最终在糖尿病患者中进行测试。”联合UNC教授珍古博士/ NC国家生物医学工程系。顾先生还在UNC医学院，UNC Eshelman药学院和UNC糖尿病护理中心任职。
美国至少有600万人通过注射或机械泵将胰岛素用作糖尿病治疗。到目前为止，以药丸形式递送的胰岛素一直是具有挑战性的，因为它是一种大的分子，在其可能达到血液之前将被消化酶和酸所破坏。
然而，目前的胰岛素治疗的主要问题不在于它们不能以药丸递送，而是由于正常的胰岛素分泌胰腺细胞不能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，需要经常供不应求的供体细胞，需要免疫抑制药物，并且由于移植细胞的破坏而经常失败。
智能人造β细胞可带来新的糖尿病治疗
Gu和同事在过去十年的大部分时间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：使人造细胞在很大程度上做天然的胰腺β细胞做的事情。
顾的ABCs用正常细胞的双层脂质膜的简化版本构建。关键的创新是这些细胞含有：特别设计的胰岛素填充的囊泡。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ABC的外膜融合 - 从而释放胰岛素有效载荷。
“这是第一次使用这种囊泡融合方法提供胰岛素的方法，该方法使用含有β细胞中的含胰岛素的囊泡，可以重现β细胞在检测葡萄糖和胰岛素分泌反应中的功能。”赵兆维博士，顾实验室的主要作者和博士后研究员。
ABC显示对实验室试验中的过量葡萄糖水平和没有β细胞的糖尿病小鼠的快速反应。 “小鼠从高血糖到正常血糖，一段时间后，他们仍然保持正常血糖最多五天，”顾说。
注射无胰岛素ABCs的对照小鼠保持高血糖。
顾和同事计划进一步进行临床前测试，并期望开发一种通过可以简单更换的皮肤贴片无痛地递送细胞的方法。
共同作者John Buse博士，医学博士，UNC的Verne S. Caviness杰出教授，内分泌科主任，UNC糖尿病护理中心主任说：“为了优化这个人工 - 尝试人类研究前的细胞方法，但这些结果迄今为止是使用化学工程而不是机械泵或生活移植物解决糖尿病问题的新方法的一个显着的创造性第一步。“顾和他的团队也在分开工作研发无细胞皮肤贴片，“智能胰岛素贴片”可以根据需要感测血糖水平并将胰岛素分泌到血液中。
原始出处：
Zhaowei Chen, Jinqiang Wang, Wujin Sun,et al.Synthetic beta cells for fusion-mediated dynamic insulin secretion.Nature Chemical Biology (2017) 30 October 2017 doi:10.1038/nchembio.2511
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