文/陳根
自20世紀20年代第一批糖尿病患者使用注射胰島素以來,胰島素已被證明是一種寶貴的、救命的激素,但這並不意味著注射胰島素沒有改進的空間了。最近《自然一結構與分子生物學》雜誌上發表了一項新的研究,這項研究是由美國猶他大學的科學家們從生物界獲得啟發而展開的研究。
猶他大學的研究人員在研究雞心螺的時候,發現雞心螺這種生物在誘捕獵物時十分「狡猾」。當它們看到潛在的晚餐時,軟體動物能夠釋放出毒液,使魚兒的血糖水平急劇下降,從而使魚兒「癱瘓」。於是科學家們就借用了雞心螺毒液中的有用元素,製造出一種強效的混合型「迷你胰島素」。這種混合型胰島素的作用更迅速,可以使治療糖尿病的效果更好。
雞心螺中之所以在捕獵時如此迅速、高效,主要是由於它的毒液中含有一種快速起效的胰島素,它能在魚體內誘發一種低血糖鎮靜劑。
它之所以幾乎是瞬間起作用,是因為雞心螺毒液中缺少了人體胰島素的成分,而這種成分會使單個分子凝結在一起。這意味著,注射的胰島素必須先破裂,然後才能發揮其在糖尿病患者中控制血糖水平的作用。其實在這項研究之前,該研究團隊在2016年通過實驗室研究發現,這種雞心螺胰島素能夠依附於人類的胰島素受體,可以使治療糖尿病的胰島素更快地發揮作用。
之後受制於一些障礙,研究一直沒有獲得突破,主要是研究人員在嘗試將雞心螺蝸牛毒液用於人類時遇到了麻煩。他們發現,它的效力遠不如目前所使用的激素。研究小組猜測,要有效降低人類患者的血糖水平,就需要大幅度地增加劑量,這顯然不是一種好的方式。
之後他們改變了研究方法,通過利用結構生物學和化學技術研究雞心螺胰島素的組成。科學家們通過持續的實驗,分離出了四種胺基酸,幫助它與胰島素受體結合。然後,他們設計出了一種不含導致結塊的成分的人類胰島素,並將這些新出土的胺基酸包括在內。
之後通過對老鼠進行的實驗室測試發現,這種混合胰島素與胰島素受體的結合力與人類胰島素一樣強,至少提供了同樣的效力,而且可能作用速度更快。研究作者、猶他大學的Danny Hung-Chieh Chou說:「只需進行一些戰略性的替換,我們就產生了一種強效、快速起作用的分子結構,這是迄今為止最小的、完全活性的胰島素。」
我們也可以稱這種胰島素為「迷你胰島素」,正是因為它的結構比較小,在合成的時候也相對容易。如果該團隊的快效混合胰島素未來想要適應於人類,還需要進行大量的研究與臨床工作,包括對可能潛在的併發症的研究與控制。不過至少在胰島素的研究上,我們又有了更新的、更便捷、更有效的治療方式。