前沿：我國科學家研發「生物黑科技裝備」，一枚晶片即有效降糖
2020-06-02 時光派撰稿人：時光派研究院
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我們的情緒、精力、健康狀態甚至世界觀，都是由體內各種化學物質決定。
之所以出現精神、身體的負面情況，多半是某些功能細胞未在對的時間分泌對的物質。
倘若不遠將來，我們可以用智能程序指揮身體激素分泌，讓其「規範化」、「健康化」。
一定可以預防大量疾病，或個體化治療諸多「疑難雜症」。
這個願想正越來越近～
上周末，《Science》雜誌披露了一個匯集西湖大學、蘇黎世聯邦理工、華東師範大學頂尖科學家成果的「生物黑科技裝備」：
僅需一個 「晶片」，即可用電子設備在體外控制動物體內的激素分泌，最終達到控制、治療疾病的目的。
圖-皮下就是平時打針做皮試的位置
晶片外觀如下圖，它的體積小於硬幣，卻是個五臟俱全的生物電子設備；
因為體積小，該晶片可以順利植入活體動物的皮下，是不是有點馬斯克追求的「人機互融共生」那味兒了？
圖-黑科技皮下晶片，雖醜但強
接下來，科學家試著用這個晶片治療糖尿病。
I型糖尿病的病因是胰島β細胞的胰島素分泌不足，科學家把一種基因改造後的人造胰島β細胞放入晶片左側圓槽，隨後將其整塊埋入糖尿病小鼠背部的皮下位置。
人工埋這細胞有啥意義？
要知道，普通β細胞需經歷：
環境中的細胞介質、輔助因子、信號因→β細胞膜去極化→電壓依賴鈣通道激活→環境中的鈣離子內流→基因表達轉變
這一系列複雜步驟，才能最終分泌胰島素，而糖尿病患體內這些過程多半是受損的、不靈通的！
本研究所用的人工β細胞則無需上述複雜的「環境要求」，晶片釋放指令後直接引起鈣離子內流，隨後人工細胞分泌胰島素。
因此，只需把晶片激活程序寫入一個體外信號發射器（可看做晶片的「遙控板」），在需要調控血糖時（例如飯前）開啟發射器，即可無線遙控晶片，最終降低血糖。
目前I型糖尿病所注射的速效胰島素，大約在15-20分鐘後小時後起效。
本研究這款智能晶片起效時間也與之非常接近：打開發射器僅10分鐘，小鼠體內晶片便被激活，15分鐘後，小鼠血糖開始下降。
聽起來是不是很激動人心？不用打針，不用服藥，手指頭點一點，就能向體內發送生物信號，改變整個身體的糖代謝狀態——就像發微信一般輕鬆簡單。
然而目前該設備只在動物身上取得成功，想要運用於人類、惠及大眾，還需升級換代，解決2個明顯「缺陷」：
明顯缺陷
1、不夠便攜
首先是不夠便攜，植入式晶片本身挺小巧（對比下圖民間生物黑客手機般大的設備......），但與之配套的體外信號發射器體積較大，且需要我們貼身攜帶（類似於藍牙耳機與手機），這感覺就和一直背著24小時心電圖監測儀似的。
常言道「有市場就會有改進」，計算機就是短短半個世紀就從一間房變成手掌般大小的，我們也期望該設備能進化得更輕便實用。
圖-民間「生物黑客」的植入設備，小巧便攜真的很重要！
2、晶片消耗過快
第二個顯著缺點，就是晶片消耗過快。
在本論文中，晶片池中的人造β細胞使用3周後會耗竭，必須人為更換，雖然對比每日注射胰島素（需至少4次），I型糖尿病患者「皮肉之苦」的頻率降低了，但若能進一步研得更長使用壽命的晶片，將會大大提高這類產品的依從性和普及率。
那，為什麼這個「又大又疼」的設備會得到《Science》雜誌的重點解讀呢？
原因是科學家們看好該技術「進一步優化」後的潛在運用空間！
正如咱開頭所說，人體所有的舒適與不適，都源於神經-內分泌系統一次次「打破穩態」和「重建穩態」。
只要我們能基因編輯造出不同組織器官的細胞（甚至用幹細胞技術獲得年輕的人源內分泌細胞），就可「複製」該項研究成果到任意疾病治療領域。
圖-神經和內分泌系統是交互作用的
來進行一次不完整的「暢想」！升級版的發射器，可直接省去笨重的「遙控板」，將程序寫入手機APP，只需開啟或關閉該APP，就可一鍵調控體內多種激素。
從而治療：甲狀腺素不足引起的甲減，垂體生長激素不足引起的侏儒症，性激素不足導致的性慾減退、不孕不育，瘦素、飢餓素分泌紊亂所致的肥胖，以及松果體褪黑素不足引起的睡眠障礙，神經遞質紊亂引發的神經-精神疾病等等等等！
圖-激素分泌相關的疾病（部分）
時光派點評
這篇研究報導的創新之處在於，科學家通過基因改造，得到了可人為操縱的β細胞，這些細胞放入病患體內後，像提線木偶般「聽話」，並成功替代已病的「原厂部件」進行工作。
除了在治病方面有巨大潛力，該技術也有望用於延緩衰老：如果能改造更多類型的體細胞（依賴於基因編輯技術進一步成熟！），那麼很多器官在衰老過程中發生萎縮、凋亡的現象就變得不再可怕：例如通過彌補胸腺激素，延遲免疫系統甚至全身衰老；通過代償性腺的分泌功能，延緩生殖衰老......
但同樣的，我們應看到該技術背後的風險。人體內部是相對「封閉」的，一旦植入數字設備，就意味著把生命活動與電腦程式融合，這些程序能夠被編寫、矯正，也就自然能被攻擊、篡改。
想像一下：黑客們像黑星巴克WIFI一樣入侵你的信號發射器(或手機APP)，在你極限運動時篡改你的糖、脂肪代謝，讓肌肉細胞能量「供不應求」，怕是要輕則頭暈手軟，重則有生命危險了~
文章最後
在抗衰延壽的戰場上，「生物黑客」已經拼出了屬於自己的一方領地，但這究竟是怎樣一個群體？他們在做著怎樣的「偉大事業」？他們真的會成為世界上第一批長生不老的人類嗎？全面解讀請在時光派公號歷史文章查閱：
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