受鸡心螺毒液启发 科学家研发出能快速起作用的混合胰岛素

2020年06月02日 12:30 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

自20世纪20年代第一批糖尿病患者被注射胰岛素以来,胰岛素已被证明是一种宝贵的、救命的激素,但这并不意味着没有改进的空间。美国犹他大学的科学家们从一个有趣的、受大自然启发的角度来研究这个问题,他们借用了鸡心螺毒液中的有用元素,制造出一种强效的混合型“迷你胰岛素”。这种混合型胰岛素的作用更迅速,可以使治疗糖尿病的效果更好。

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犹他大学的研究人员之所以会将鸡心螺作为研究的一部分,是因为这种生物在诱捕猎物时表现出的狡猾。当看到潜在的晚餐时,软体动物能够释放出毒液,使鱼儿的血糖水平急剧下降,从而使鱼儿“瘫痪”。

这是由于毒液中含有一种快速起效的胰岛素,它能在鱼体内诱发一种低血糖镇静剂。它之所以几乎是瞬间起作用,是因为鸡心螺毒液中缺少了人体胰岛素的成分,而这种成分会使单个分子凝结在一起。这意味着,注射的胰岛素必须先破裂,然后才能发挥其在糖尿病患者中控制血糖水平的作用。

同样的研究团队在2016年通过实验室实验发现,这种鸡心螺胰岛素能够依附于人类的胰岛素受体,提高了治疗糖尿病的胰岛素更快地发挥作用的前景。但是,一些关键的障碍仍然存在。研究人员在尝试将鸡心螺蜗牛毒液用于人类时遇到了麻烦,他们发现它的效力远不如传统形式的激素。研究小组猜测,要有效降低人类患者的血糖水平,剂量需要强20到30倍。

现在,该团队报告的另一个重大突破似乎克服了这一点。通过他们利用结构生物学和化学技术研究鸡心螺胰岛素的组成,科学家们通过持续的实验,分离出了四种氨基酸,帮助它与胰岛素受体结合。然后,他们设计出了一种不含导致结块的成分的人类胰岛素,并将这些新出土的氨基酸包括在内。

结果是科学家们描述的世界上最小的全功能版本的激素,他们称之为 “迷你胰岛素”。对大鼠进行的实验室测试发现,这种混合胰岛素与胰岛素受体的结合力与人类胰岛素一样强,提供了同样的效力,而且作用速度更快。

“迷你胰岛素具有巨大的潜力,”研究作者、犹他大学的Danny Hung-Chieh Chou说。“只需进行一些战略性的替换,我们就产生了一种强效、快速起作用的分子结构,这是迄今为止最小的、完全活性的胰岛素。由于它如此之小,应该很容易合成,因此它是开发新一代胰岛素治疗药物的主要候选者。”

如果该团队的快效混合胰岛素能够适应于人类使用,这将涉及到大量的研究工作,它可以使管理血糖水平更有效,同时也能降低高血糖症等并发症的风险。

“我们现在有能力创造出一种在人类中发挥作用的混合型胰岛素,而且似乎还具有鸡心螺胰岛素的许多积极属性,”Chou说。“这是我们在追求使糖尿病治疗更安全、更有效的道路上迈出的重要一步。”

这项研究发表在《自然一结构与分子生物学》杂志上。

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