據《自然》報道，科學家設計了一種可以根據血液中葡萄糖水平自動開啟和關閉的新型胰島素。在動物實驗中，這種“智能”胰島素有效降低了高血糖濃度，同時防止了血糖水平過低。

對于糖尿病患者來說，控制血糖水平是一項至關重要但又要求很高的任務。胰島素可以控制血糖，幫助預防許多與高血糖相關的長期并發(fā)癥，如心血管疾病、慢性腎病、中風和失明。全世界估計有4.22億糖尿病患者，其中很大一部分需要注射胰島素。

然而，過量的胰島素會導致血糖水平過低，這種狀況被稱為低血糖癥，使人們面臨嚴重并發(fā)癥的風險，如意識喪失、癲癇發(fā)作甚至死亡。即使是輕度或中度低血糖也會導致焦慮、虛弱和混亂。美國印第安納大學生物化學家和醫(yī)生Michael Weiss說，糖尿病患者——尤其是總是需要注射胰島素的1型糖尿病患者，每周可能會有好幾次血糖濃度下降?！斑@確實影響了生活質量?！?/p>

幾十年來，研究人員一直致力于開發(fā)一種能夠根據人體血液中葡萄糖含量自動調節(jié)胰島素活性的系統(tǒng)。一種常見方法是制造含有沉積物的化合物，當葡萄糖濃度升高時，這種沉積物會釋放胰島素。但這種方法的主要缺點是它的不可逆性——一旦胰島素被釋放出來，就無法控制。

現在，科學家另辟蹊徑，通過使用葡萄糖敏感成分修改胰島素來解決這個問題。丹麥諾和諾德制藥公司首席科學家Rita Slaaby和同事設計了一種胰島素分子，該分子有一個開關，可以根據血液中的葡萄糖水平打開或關閉其活性。10月16日，相關研究成果發(fā)表于《自然》。

這個開關由兩部分組成：一個被稱為大環(huán)的環(huán)狀結構和一種葡萄糖苷，后者是一種來源于葡萄糖的分子。當血糖濃度較低時，葡萄糖苷與環(huán)結合，使胰島素處于封閉的非活性狀態(tài)；當血糖水平升高時，糖取代了葡萄糖苷，改變了胰島素的形狀，使其被激活。

研究人員將這種胰島素分子命名為NNC2215，并在豬和大鼠身上測試了這種胰島素分子。這些豬和大鼠被注射了葡萄糖以模擬糖尿病的影響。研究人員發(fā)現，當被注射到動物體內時，NNC2215降低血糖的效果與普通人類胰島素一樣好，而更重要的是，它能夠防止當前胰島素治療中的血糖水平下降。

美國國立衛(wèi)生研究院臨床化學家David Sacks說：“這是一個非常好的研究，設計得很好，研究人員做了所有必要的實驗來驗證其效果?！?/p>

Sacks說，改良后的胰島素首次被證明是針對葡萄糖的。Weiss和同事此前曾證明，一種具有類似分子開關的胰島素分子對另一種糖分子果糖敏感。

不過，最新的胰島素分子仍存在一些問題。 Sacks說，該研究觀察了NNC2215在血糖水平的更大范圍而非在糖尿病患者中常見的范圍內的活性，因此未來的研究應該證明胰島素在狹窄范圍內也有效。浙江大學生物醫(yī)學工程師顧臻說，其他值得考慮因素包括其安全性和價格。

諾和諾德的一位發(fā)言人表示，進一步優(yōu)化該分子的研究仍在進行中。

Weiss說，其他幾種智能胰島素藥物正在研制中，科研人員的最終目標是研制出一套智能胰島素藥物，使醫(yī)生能夠為患者提供個性化治療。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08042-3

來源：中國科學報