加州大学洛杉矶分校（UCLA）的生物工程师和他们的同事开发了一种新型胰岛素，可以帮助使用胰岛素治疗糖尿病的人预防低血糖。该疗法正在评估潜在的临床试验，如果成功，可能会改变糖尿病治疗，这项研究发表在《PNAS》上。
图片来源：PNAS
胰岛素是胰腺自然产生的一种激素。它帮助身体调节葡萄糖，葡萄糖通过食物被消耗，为身体提供能量。当一个人的身体不能自然产生胰岛素(1型糖尿病)，或者不能有效地利用所产生的胰岛素(2型糖尿病)时，就会发生糖尿病。在这两种情况下，医生都会给患者开常规剂量的胰岛素来控制这种疾病。
一般来说，需要使用胰岛素的人用血糖仪或连续血糖监测系统监测血糖水平，然后计算相应的胰岛素剂量。此外，有规律地摄入碳水化合物对保持血糖水平正常很重要。这两个需求都必然受到人为错误的影响，而人为错误可能带来潜在的破坏性后果。
当血糖过低时，过量的胰岛素会导致低血糖。这可能导致癫痫发作、昏迷，在极端情况下甚至死亡。
为了安全起见，UCLA领导的研究小组开发了一种名为i-胰岛素的"智能"胰岛素，可以防止血糖水平降得过低。
胰岛素在体内起着"关键"的作用，帮助葡萄糖从血液中进入细胞。当胰岛素附着在细胞表面时，它会激活细胞内的一种蛋白质，称为葡萄糖转运体，然后进入细胞表面。这个分子随后把周围的葡萄糖从血液带入细胞。
研究小组在胰岛素中添加了额外的分子来制造新的智能胰岛素。这个添加的分子，称为葡萄糖转运蛋白抑制剂，在化学上阻止葡萄糖转运蛋白分子到达表面。它的存在不会阻止所有葡萄糖进入，也不会永久地阻止转运分子。相反，这是一个动态过程的一部分，取决于存在多少抑制剂和葡萄糖分子。
"我们的新胰岛素就像一个'智能'钥匙，"这项研究的首席研究员、加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院生物工程学教授顾臻博士说道。"胰岛素让葡萄糖进入细胞，但当血糖正常时，添加的抑制剂分子会阻止过多的葡萄糖进入细胞。这可以使血糖保持在正常水平，降低低血糖的风险。"
"这种i-胰岛素也能对高糖水平做出快速反应，"该研究的联合首席作者、顾教授研究组的博士后研究员王金强(音译)补充道。"例如，饭后，当血糖水平上升时，血液中的胰岛素水平也会迅速上升，这有助于血糖水平正常化。"
加州大学领导的研究小组在患有1型糖尿病的老鼠身上测试了这种智能胰岛素。第一次注射后，胰岛素i将血糖控制在正常范围内长达10小时。三小时后的第二次注射延长了对低血糖的保护。
"下一步是在进行临床试验之前在动物模型进一步评估这种修饰胰岛素系统的长期生物相容性，"该研究合作者、北卡罗莱纳大学教堂山分校医学院糖尿病护理中心的主任John Buse博士说道。如果这一愿望得以实现，将是糖尿病治疗领域最令人兴奋的进展之一。"
顾教授说："新的胰岛素有潜力优化响应时间，以及它在体内可以持续多久。它还可以通过其他方式传递，比如自动监测血糖水平的皮肤贴片，或者药片等。"
参考资料：Zhen Gu et al. Glucose transporter inhibitor-conjugated insulin mitigates hypoglycemia， Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI： 10.1073/pnas.1901967116