工程胰岛素留在血液中，提供更好的糖尿病控制

来自麻省理工学院的工程师已经开发出胰岛素，可以在血液中循环几个小时，迅速应对血糖水平的变化。

对于糖尿病患者，胰岛素对保持良好的健康和正常血糖水平至关重要。然而，它不是一个理想的解决方案，因为患者可能很难确定他们需要预防血糖过高或太低的需要多少胰岛素。

麻省理工学院工程师希望改善糖尿病患者新型工程胰岛素的治疗。在小鼠的测试中，研究人员表明，其改良的胰岛素可以在血液中循环至少10小时，并且它迅速响应血糖水平的变化。这可能会消除患者在整个日期中反复监测血糖水平并注射胰岛素。

“真正的挑战是在需要时获得适量的胰岛素，因为如果你有太少的胰岛素，你的血糖上升，如果你有太多，它可以危险地走低，”塞缪尔说，Daniel Anderson说A. Goldblith MIT化学工程系中副教授，以及麻省理工学院梭科学综合癌症研究所和医学工程和科学研究所的成员。“目前可用的胰岛素独立于患者的糖水平。”

Anderson和Robert Langer是MIT的大卫H. Koch Institute教授，是一篇文章的高级作者，是描述本周国家科学院诉讼程序的工程胰岛素。本文的牵头作者是鸿奇（Danny）Chou，Fearl Postdoc Matthew Webber和Postdoc Benjamin Tang。其他作者是技术助理Amy Lin和Lavanya Thapa，David Deng，Jonathan Truong和Abel Cortinas。

葡萄糖响应胰岛素

I型糖尿病患者缺乏胰岛素，通常由胰腺产生，并通过刺激肌肉和脂肪组织来调节代谢以吸收来自血液的葡萄糖。形成胰岛素注射，其形成糖尿病患者的骨干，可以以不同的方式部署。有些人采取改性表格，称为长效胰岛素，可在血液中留在长达24小时内，以确保在需要时总是存在一些存在的。其他患者根据它们消耗的碳水化合物数量或其血液中存在多少糖，这些患者计算了多少。

麻省理工学院队旨在创造一种新的胰岛素形式，这不仅会长时间流传，而且只在需要时被激活 - 即血糖水平太高时。这将防止患者的血糖水平变得危险，一种称为低血糖症的病症，可以导致休克甚至死亡。

为了产生这种葡萄糖响应性胰岛素，研究人员首先添加了称为脂族结构域的疏水分子，这是从胰岛素分子悬垂的长链的脂肪分子。这有助于胰岛素在血液中循环更长时间，尽管研究人员尚未确切地知道为什么。一种理论是脂肪尾巴可以与白蛋白结合，在血液中发现的蛋白质，血液螯合并防止其锁定在糖分子上。

研究人员还附着一种称为PBA的化学组，可逆地与葡萄糖结合。当血糖水平高时，糖与胰岛素结合并激活它，使胰岛素刺激细胞以吸收过量的糖。

研究团队创造了4种工程分子的变体，其中每个变型含有不同的化学改性的PBA分子，例如氟和氮原子。然后，它们在设计胰岛素缺乏的小鼠中测试了这些变体，以及常规胰岛素和长效胰岛素。

为了比较每种类型的胰岛素，研究人员测量了小鼠的血糖水平如何每隔几个小时才能响应葡萄糖的血糖10小时。他们发现，含有氟的PBA的工程化胰岛素最佳：接受胰岛素形式的小鼠显示出对血糖尖峰的最快反应。

“改良的胰岛素能够更合适地控制血糖，而不是未改性的胰岛素或长效胰岛素，”Anderson说。

新分子代表了一项重要的概念进步，可以帮助科学家们在案例西方储备大学生物化学和医学教授Michael Weiss表示，科学家能够实现更好地控制糖尿病的数十年患有葡萄糖响应胰岛素的目标。

“如果安德森/拉桑科技可以将这个想法的翻译成糖尿病的常规治疗，这将是糖尿病治疗的令人惊叹的进展，”Weiss不是研究团队的一部分。

新的替代品

Anderson表示，每天给予这种类型的胰岛素，而不是长效的胰岛素可以为患者提供更好的替代品，这会减少其血糖摇摆，这可能会导致健康问题持续数年。研究人员现在计划在其他动物模型中测试这种类型的胰岛素，并且还在调整胰岛素的化学成分中，以使其更响应于血糖水平。

“我们继续考虑我们如何进一步调整这一点，以提高表现，因此它甚至更安全，更有效，”安德森说。

该研究由Leona M.和Harry B. Helmsley慈善信托基金，Tayebati家族基金会，国家健康研究院和青少年糖尿病研究基金会资助。

出版物：Danny Hung-Chieh Chou，等，“通过与脂族苯硼酸缀合物共价修饰的”葡萄糖响应胰岛素活性“，2015年PNAS; DOI：10.1073 / pnas.1424684112

图像：来自Shutterstock的注射器