能根据病情调节活性智能药物 聪明胰岛素

胰岛素晶体的偏振光显微镜图。

一种新型胰岛素能够根据血液中的葡萄糖水平自动调节其活性。

科学家们设计了一种新形式的胰岛素，这种胰岛素能够根据血液中的葡萄糖水平自动开启和关闭。在动物实验中，这种“智能”胰岛素1有效地降低了高血糖浓度，同时防止了血糖水平过低。

对于糖尿病患者来说，控制血糖水平是一项至关重要但要求极高的任务。胰岛素有助于控制血糖，防止许多与高血糖相关的长期并发症，如心血管疾病、慢性肾病、中风和失明。全球估计有4.22亿糖尿病患者，其中很大一部分需要注射胰岛素。

然而，过量的胰岛素会导致血糖水平过低，这种情况被称为低血糖症，使人们面临严重的并发症风险，如失去意识、癫痫发作甚至死亡。即使是轻度或中度的低血糖也会引起焦虑、虚弱和混乱。特别是那些总是需要注射胰岛素的1型糖尿病患者，他们每周可能会有几次血糖浓度下降，印第安纳大学印第安纳波利斯分校的生物化学家和医生迈克尔·韦斯说：“这确实影响了生活质量。”

几十年来，研究人员一直在努力开发一种能够根据一个人血液中葡萄糖含量自动调整胰岛素活性的系统。一个常见的方法是制造含有沉积物的化合物，当葡萄糖浓度上升时释放胰岛素。但这种方法的一个关键劣势是其不可逆性——一旦释放出胰岛素，就无法收回。

糖敏感开关

今天发表在《自然》杂志上的最新研究通过使用对葡萄糖敏感的组件修改胰岛素本身，绕过了这个问题。丹麦巴格斯维尔德诺和诺德制药公司的首席科学家丽塔·斯拉比和她的同事设计了一种胰岛素分子，该分子具有一个开关，可以根据血液中的葡萄糖水平开启和关闭其活性。这个开关由两部分组成：一个称为大环的环形结构和一个从葡萄糖衍生出来的分子——葡糖苷。当血糖浓度低时，葡糖苷结合到环上，保持胰岛素处于闭合、非活动状态。但是当血糖水平上升时，葡萄糖取代了葡糖苷并改变了胰岛素的形状，使其被激活。

研究人员测试了这种名为NNC2215的胰岛素分子，他们在接受了葡萄糖输注以模拟糖尿病效果的猪和大鼠身上进行了测试。他们发现，当将NNC2215注入这些动物体内时，它降低血糖的效果与正常的人类胰岛素一样好——并且它能够防止当前胰岛素治疗导致的血糖水平下降。“这是一个非常好的研究，设计得非常好——他们做了所有必要的实验来验证这是有效的，”马里兰州贝塞斯达国家卫生研究院的临床化学家大卫·萨克斯说。“这当然提供了鼓励，表明这种方法值得追求。”

萨克斯表示，这种改性胰岛素是第一个针对葡萄糖的。韦斯和他的同事之前已经证明，带有类似分子开关的胰岛素分子对另一种糖分子——果糖2敏感。

关于最新的分子还有一些问题。首先，这项研究观察了NNC2215在比糖尿病患者通常见到的更广泛的血糖水平范围内的活性，因此未来的研究应该证明这种胰岛素在狭窄范围内也有效，萨克斯说。其他考虑因素包括这种分子的安全性和价格标签，中国杭州浙江大学的生物医学工程师顾真指出。（顾的团队也在设计一种对葡萄糖敏感的胰岛素分子3。）

诺和诺德的一位发言人表示，尽管这项研究证明了NNC2215对葡萄糖敏感的胰岛素特性的原理，但进一步优化分子的研究仍在进行中。

韦斯说，还有其他几种智能胰岛素药物正在研发中，包括他自己团队正在使用类似方法设计的一种。最终的目标是生成一系列智能胰岛素药物，以便医生能够为他们的病患个性化治疗方案。