糖尿病曾經是一種無法治癒甚至可致命的疾病,患者只能通過苛刻的飲食限制來延緩疾病的進展,甚至有部分患者死於飢餓。直到1921年,加拿大科學家Frederick Banting進行了一系列動物實驗,發現並成功提取到了胰島素,並於1922年應用於臨床。胰島素的發現和應用挽救了大量糖尿病患者的生命。至今,胰島素注射仍然是糖尿病患者的主要治療方式。
Frederick Banting(右)、助手Charles Best(左)與試驗犬(來源:University of Toronto)
一百年後的今天,仍然沒有任何藥物治療可以阻止或逆轉糖尿病的進展,像司美魯肽這類降糖熱門藥物也只能延緩糖尿病的進展。先前的研究中發現,使用胰島素強化治療有可能改善血糖控制,緩解糖尿病,但這一療法也可能會導致體重增加,或出現更嚴重的副作用,如患者血糖急劇下降的風險發生增加,這有可能使患者陷入意識不清。在胰島素發現100周年之際,1月27日,Nature發表了一項糖尿病領域的裡程碑研究,來自德國慕尼黑工業大學Helmholtz Zentrum Muenchen和德國糖尿病研究中心的研究人員發現了一種新型的、可成藥的胰島素抑制受體(作者命名為incepter),對這一受體功能進行阻斷會導致胰腺β細胞中胰島素信號通路的敏感性增加。
來源:Nature
本項研究重點是開發治療糖尿病的再生方法,用於補充和替代經典的免疫和代謝療法。所發現的胰島素抑制受體是β細胞的保護和再生療法中一個很有前景的分子靶點,而且,採用再生療法不會發生類似胰島素強化治療所導致的意外副作用。"胰島β細胞自身的胰島素抵抗會引發糖尿病,使β細胞變得對胰島素敏感的療法可能會使糖尿病患者免受β細胞喪失和衰竭的影響。"論文通訊作者Heiko Lickert教授說道。研究人員在小鼠實驗中觀察到,胰島素抑制受體(incepter)可以抑制INSR-IGF1R(INSR:胰島素受體;IGF1R:胰島素樣生長因子1受體)的活化。值得注意的是,這一受體在糖尿病中表達上調,通過阻斷胰島素信號傳導,可能會導致胰島素抵抗。
胰島素抑制受體(黑色)使胰腺β細胞上的胰島素受體(彩色)脫敏,藍色為胰島素(來源:Helmholtz Zentrum München)
研究小組嘗試從基因或藥理方面抑制胰島素抑制受體,來探究胰島素抑制受體的功能。結果表明,成年小鼠和離體胰島中β細胞的胰島素抑制受體特異性敲除後,INSR–IGF1R的激活和β細胞增殖發生增加。
β細胞敲除胰島素抑制受體後,小鼠葡萄糖耐受量更高,β細胞增殖增加(來源:Nature)
從機理上講,胰島素抑制受體與INSR–IGF1R相互作用以促進網格蛋白介導的內吞作用,導致INSR和IGF1R脫敏。研究人員利用靶向受體胞外域的單抗阻斷這種物理相互作用,可以維持β細胞中INSR–IGF1R的活化。
使用單抗阻斷胰島素抑制受體功能,維持β細胞中INSR–IGF1R活化(來源:Nature)
"結果正是我們所希望的,胰島素信號和功能性β細胞的數量都增加了。這使得胰島素抑制受體成為一個非常有希望的靶點。"論文第一作者Ansarullah說道。"Frederick Banting在100年前的諾貝爾獲獎演講中指出了胰島素不是治療糖尿病的方法,而是治療糖尿病症狀的一種方法。未來我們的研究目標是在胰島素抑制受體發現的基礎上,開發出能使β細胞再生的藥物。1型和2型糖尿病患者都可能會因此獲益,以及最終走向糖尿病的緩解。"Lickert教授表示。
1# Ansarullah, Jain, C., Far, F. F. et al. Inceptor counteracts insulin signalling in β-cells to control glycaemia. Nature (2021)
2# Diabetes: Neue Entdeckung könnte die Behandlung künftig verändern(來源:Helmholtz Zentrum München)
3# Louis Rosenfeld. Insulin: Discovery and Controversy. Clinical Chemistry (2002)
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