治疗糖尿病的植入物成功产生氧气支持胰岛细胞

治疗糖尿病的植入物成功产生氧气支持胰岛细胞在大多数人体内，胰岛细胞产生维持适当血糖水平所需的胰岛素。不幸的是，1型糖尿病患者的免疫系统会破坏这些细胞，因此必须手动向血液中注射胰岛素。替代注射胰岛素的方法之一是植入从尸体上提取的胰岛细胞或从干细胞中提取的胰岛细胞。虽然在许多情况下这样做确实有效，但患者必须终生服用免疫抑制剂，以防止这些细胞被排斥。科学家们尝试将胰岛细胞包裹在微小的柔性植入物中，使细胞不受宿主免疫系统的影响，但仍允许这些细胞产生的胰岛素扩散到血液中。不过，这些植入物也会阻止维持生命的氧气进入细胞，这意味着这些细胞的寿命不会太长。一些植入物通过加入预装氧舱或产生氧气的化学试剂来解决这一缺陷。不过，随着时间的推移，氧气和试剂都会耗尽，因此必须更换或重新填充植入物。麻省理工学院和波士顿儿童医院的一个团队最近开发出一种新设备，以寻求一种更长期的替代方法。该装置中装有数十万个胰岛细胞和质子交换膜，质子交换膜能将水蒸气（自然存在于人体中）分成氢气和氧气。氢气无害扩散，而氧气则进入植入体的储存室。然后，储存室中的透气薄膜允许氧气流向含有胰岛细胞的储存室。图为植入体浸没在水中，产生氧气（下）和氢气（上）气泡麻省理工学院/波士顿儿童医院的ClaudiaLiu和SiddharthKrishnan博士触发水蒸气分裂作用需要一个很小的电压，这个电压可以通过无线方式从外部磁线圈传递到植入体的天线。线圈可以粘附在病人的皮肤上，紧邻植入部位。在对糖尿病小鼠进行的试验中，一组小鼠的皮下被植入了完全制氧型装置，另一组小鼠则接受了仅含有胰岛细胞的非制氧型装置。虽然两组啮齿动物最初的表现都很好，但非供氧组在大约两周内出现了高血糖。目前的计划是在更大的动物身上进行试验，然后在人身上进行临床试验。希望这项技术还能用于生产其他类型的治疗蛋白质，以治疗其他疾病。事实上，该设备已被用于支持细胞产生促红细胞生成素，这是一种刺激红细胞生成的蛋白质。这项研究的资深作者、麻省理工学院的丹尼尔-安德森教授说："有多种疾病的患者需要外源性地摄入蛋白质，有时甚至非常频繁。如果我们能用一种能长期发挥作用的单一植入物取代每隔一周输液一次的需要，我认为这确实能帮助很多病人"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385065.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385065.htm

可实现自我调整的胰岛素被证明对1型糖尿病患者很有希望

可实现自我调整的胰岛素被证明对1型糖尿病患者很有希望一型糖尿病（T1D）是一种自身免疫性疾病，身体的免疫系统会攻击胰腺中产生胰岛素的β细胞，从而使胰岛素产生得很少或没有。T1D的确切原因不明，但被认为是由遗传和一些病毒引起的。治疗T1D需要服用速效胰岛素，可以通过间歇性手动注射或通过胰岛素泵连续注射，并定期监测血糖水平，以避免低血糖和高血糖，这两种情况都会产生威胁生命的后果。长效胰岛素也可能被用来提供缓慢、稳定的胰岛素释放。使用纳米颗粒来提供药物和基因治疗，对疾病的治疗方式产生了巨大的影响。现在，中国浙江大学的一个研究小组已经使用一种特殊的纳米粒子来创建一个自我调整的胰岛素释放系统。使用含有葡萄糖氧化酶的聚合物制成的胰岛素"载体"的葡萄糖敏感的胰岛素释放系统已经获得了普及，但会引起一些问题。这些聚合物的分子量不均匀，而且葡萄糖氧化酶可能是有毒的。鉴于这些问题，研究人员转向了另一种载体：生物相容性脂质纳米颗粒。生物相容性脂质纳米颗粒已经被广泛用作药物载体。此外，它们具有统一的化学结构。在这项研究中，研究人员修改了纳米粒子表面的一个部分，使其可以携带许多正电荷。带负电荷的胰岛素分子以静电方式与脂质纳米颗粒结合。研究人员在糖尿病小鼠身上测试了他们的胰岛素配方，发现当血糖水平正常时，胰岛素会缓慢释放。但如果血糖很高，纳米粒子中的脂质就会与葡萄糖形成化学键，减少纳米粒子表面的正电荷，大大加快胰岛素的释放。在被注射葡萄糖后，用胰岛素制剂治疗的糖尿病小鼠的血糖水平以与健康小鼠相同的速度下降到正常水平，并在六小时内保持正常的血糖水平。研究人员希望，将来这种葡萄糖反应性胰岛素配方可以被纳入可穿戴电子设备中，大大改善1型糖尿病患者的血糖控制。该研究发表在《AngewandteChemie》杂志上：https://onlinelibrary.wiley.com/page/journal/15213773/homepage/press/202314press.html...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355639.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355639.htm

研究发现益生菌治疗可降低胰岛素抵抗并预防糖尿病

研究发现益生菌治疗可降低胰岛素抵抗并预防糖尿病了解胰岛素抵抗胰岛素是胰腺针对血糖释放的一种激素。正常情况下，胰岛素帮助糖分进入肌肉和肝脏，以便肌肉和肝脏利用能量。当一个人出现胰岛素抵抗时，就意味着胰岛素无法发挥其作用，因此会有更多的糖分留在血液中，胰腺也会继续制造更多的胰岛素。胰岛素抵抗可导致肥胖、糖尿病前期和全面爆发的2型糖尿病。研究显示，肠道细菌以毛螺菌（梭菌）为主的人，胰岛素抵抗水平往往较高，粪便中的单糖含量也较高。而杆菌科细菌较多的人往往胰岛素抵抗较低，粪便中的单糖含量也较低。资料来源：理化学研究所肠道细菌的作用人类的肠道是数以万亿计细菌的家园，其中许多细菌会分解我们吃下的碳水化合物，否则这些碳水化合物将无法被消化。虽然许多人都认为这种现象与肥胖和糖尿病前期有关，但由于细菌种类繁多，而且缺乏代谢数据，因此事实仍不清楚。理化学研究所的大野和他的团队通过综合研究解决了这一问题，并在此过程中发现了一种可能有助于减轻胰岛素抵抗的细菌。主要发现最初，他们对300多名成年人在定期体检时提供的粪便中能检测到的代谢物进行了研究。他们将这种代谢组与从这些人身上获得的胰岛素抵抗水平进行了比较。"我们发现，较高的胰岛素抵抗与粪便中过多的碳水化合物有关，"大野说，"尤其是葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖等单糖。"接下来，他们描述了研究参与者肠道微生物群的特征及其与胰岛素抵抗和粪便碳水化合物的关系。胰岛素耐受性较高的人的肠道中含有较多的毛螺菌（Lachnospiraceae）分类目的细菌，而不是其他分类目的细菌。此外，包含毛螺菌的微生物群与粪便碳水化合物过多有关。因此，以其为主的肠道微生物群与胰岛素抵抗和粪便中单糖过多有关。同时，与其他类型的细菌相比，肠道中含有更多类杆菌属细菌的参与者的胰岛素抵抗和单糖水平较低。小鼠实验研究小组随后开始研究细菌对培养物和小鼠新陈代谢的直接影响。在培养过程中，类杆菌消耗的单糖与胰岛素抗性高的人粪便中发现的单糖种类相同，其中Alistipesindistinctus菌种消耗的单糖种类最多。研究小组在肥胖小鼠体内观察了不同细菌对血糖水平的影响。他们发现，A.indistinctus（另枝菌属）能降低血糖，减少胰岛素抵抗和小鼠可获得的碳水化合物量。影响和未来展望这些结果与人类患者的研究结果一致，对诊断和治疗具有重要意义。正如Ohno解释的那样："由于与胰岛素抵抗有关，肠道拉赫诺斯拉氏菌的存在可能是糖尿病前期的良好生物标志物。同样，使用含有缈菌的益生菌治疗可能会改善糖尿病前期患者的葡萄糖耐受不良状况"。虽然目前大多数非处方益生菌都不含本研究中发现的细菌，但Ohno敦促人们在使用这些益生菌时要谨慎。"这些发现需要在人体临床试验中得到验证，然后我们才能推荐任何益生菌作为治疗胰岛素抵抗的药物"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380625.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380625.htm

麻省理工学院的自供氧植入物有望掀起糖尿病治疗的革命

麻省理工学院的自供氧植入物有望掀起糖尿病治疗的革命治疗1型糖尿病的一种很有前景的方法是植入能在需要时产生胰岛素的胰岛细胞，这样患者就不用频繁注射胰岛素了。然而，这种方法的一个主要障碍是，一旦植入细胞，它们最终会因缺氧而停止产生胰岛素。为了克服这一障碍，麻省理工学院的工程师们设计出了一种新型植入式装置，这种装置不仅携带了数十万个可产生胰岛素的胰岛细胞，而且还拥有自己的板载氧气工厂，可通过分裂人体内的水而产生氧气。研究人员的研究结果表明，将这种装置植入糖尿病小鼠体内，可使小鼠的血糖水平保持稳定至少一个月。研究人员现在希望能制造出更大版本的装置，大小与口香糖差不多，最终能在1型糖尿病患者身上进行测试。麻省理工学院的工程师们设计了一种植入式设备，它能携带数十万个胰岛细胞，并自带氧气工厂，以保持细胞健康。图片来源：FeliceFrankel研究团队的见解"你可以把它想象成一个由分泌胰岛素的人体细胞和电子生命支持系统组成的活体医疗设备。"麻省理工学院化学工程系教授、麻省理工学院科赫癌症综合研究所（KochInstituteforIntegrativeCancerResearch）和医学工程与科学研究所（IMES）成员、本研究的资深作者丹尼尔-安德森（DanielAnderson）说："我们对目前取得的进展感到兴奋，我们对这项技术最终能帮助病人感到非常乐观。"虽然研究人员的主要研究方向是糖尿病治疗，但他们表示，这种设备也可以用于治疗其他需要反复输送治疗蛋白的疾病。麻省理工学院研究科学家西达斯-克里希南（SiddharthKrishnan）是这篇论文的第一作者，论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。研究团队还包括麻省理工学院的其他几位研究人员，其中包括麻省理工学院大卫-科赫研究所教授、科赫研究所成员罗伯特-兰格（RobertLanger），以及波士顿儿童医院的研究人员。图为该装置浸没在水中，产生氧气（下）和氢气（上）气泡，无需任何电池或电线。图片来源：麻省理工学院/波士顿儿童医院ClaudiaLiu和SiddharthKrishnan博士提供当前糖尿病治疗面临的挑战大多数1型糖尿病患者必须仔细监测血糖水平，每天至少注射一次胰岛素。然而，这一过程并不能复制人体控制血糖水平的自然能力。安德森说："绝大多数胰岛素依赖型糖尿病患者都在为自己注射胰岛素，并尽了最大努力，但他们的血糖水平并不健康。如果你看看他们的血糖水平，即使是那些非常尽心尽力、小心谨慎的人，他们的血糖水平也无法与活体胰腺相比"。更好的替代方法是移植细胞，只要检测到病人的血糖水平激增，这些细胞就会产生胰岛素。一些糖尿病患者已经接受了从人类尸体上移植的胰岛细胞，从而实现了对糖尿病的长期控制；不过，这些患者必须服用免疫抑制药物，以防止身体对植入的细胞产生排斥反应。最近，研究人员利用从干细胞中提取的胰岛细胞也取得了类似的成功，但接受这些细胞的病人也需要服用免疫抑制剂。这张照片显示的是完全组装好的设备的阴极面，并用一枚美国25美分硬币表示比例。图片来源：麻省理工学院/波士顿儿童医院ClaudiaLiu和SiddharthKrishnan博士提供应对氧气供应挑战另一种可以避免使用免疫抑制剂的方法是将移植细胞封装在一个柔性装置中，以保护细胞不受免疫系统的影响。然而，为这些封装细胞找到可靠的氧气供应已被证明具有挑战性。一些实验性装置，包括一种已在临床试验中进行测试的装置，具有一个可以为细胞供氧的氧舱，但这个氧舱需要定期重新装载。其他研究人员开发出的植入物包括能产生氧气的化学试剂，但这些试剂最终也会耗尽。麻省理工学院的研究小组采用了另一种方法，即通过分裂水来无限生成氧气。这种方法是通过装置内的质子交换膜来实现的，质子交换膜是一种最初用于在燃料电池中产生氢气的技术。这层膜可以将水蒸气（人体内含量丰富）分成氢气和氧气，氢气会无害扩散，而氧气则会进入一个储存室，通过一层薄薄的透氧膜供给胰岛细胞。这种方法的一大优势是不需要任何电线或电池。分离这种水蒸气需要很小的电压（约2伏），这种电压是利用一种称为共振感应耦合的现象产生的。位于体外的调谐磁性线圈将电力传输到设备内的小型柔性天线，从而实现无线电力传输。它需要一个外部线圈，研究人员预计可以将其作为贴片佩戴在病人皮肤上。有希望的实验结果在制造出与美国25美分硬币差不多大小的设备后，研究人员在糖尿病小鼠身上进行了测试。一组小鼠接受了带有氧气生成和水分离膜的装置，另一组小鼠则接受了含有胰岛细胞的装置，但没有补充氧气。这些装置被植入具有完全功能性免疫系统的小鼠皮下。研究人员发现，植入制氧装置的小鼠能够维持正常的血糖水平，与健康动物相当。然而，接受非供氧装置的小鼠在大约两周内就出现了高血糖（血糖升高）。通常情况下，任何一种医疗设备植入人体后，免疫系统的攻击都会导致疤痕组织的堆积，这种疤痕组织被称为纤维化，会降低设备的有效性。这项研究中使用的植入物周围确实形成了这种疤痕组织，但该装置成功地控制了血糖水平，这表明胰岛素仍能从装置中扩散出来，葡萄糖也能进入装置。这种方法也可用于输送产生其他类型治疗蛋白的细胞，这些蛋白需要长期给药。在这项研究中，研究人员发现，这种装置还能让产生促红细胞生成素的细胞保持活力，促红细胞生成素是一种能刺激红细胞生成的蛋白质。未来展望安德森说："我们乐观地认为，有可能制造出能够驻留在体内并根据需要生产药物的活体医疗设备。有多种疾病的患者需要外源性服用蛋白质，有时甚至需要频繁服用。如果我们能用一种能长期发挥作用的植入物取代每隔一周输液一次的需要，我认为这确实能帮助很多病人。"研究人员现在计划调整该装置，以便在大型动物身上进行测试，最终在人类身上进行测试。为了供人类使用，他们希望开发出一种与口香糖大小差不多的植入物。他们还计划测试该装置是否能在体内保留更长的时间。克里希南说："我们使用的材料本身就很稳定，寿命也很长，所以我认为这种长期运作是有可能的，这也是我们正在努力的方向。"兰格补充说："我们对这些发现感到非常兴奋，我们相信这些发现有朝一日会为治疗糖尿病和其他疾病提供一种全新的方法。"这项研究得到了JDRF、LeonaM.andHarryB.Helmsley慈善信托基金和美国国立卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所的资助。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388913.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388913.htm

何时会有口服胰岛素？新研究回答了困扰糖尿病研究人员100年的问题

何时会有口服胰岛素？新研究回答了困扰糖尿病研究人员100年的问题他们成功地证明了一种非胰岛素分子如何能够模仿胰岛素，而胰岛素对于维持血糖水平是至关重要的。这项由WEHI领导的研究为药物的开发开辟了新的途径，可以取代1型糖尿病患者的日常胰岛素注射。从左至右：迈克-劳伦斯教授、尼古拉斯-柯克博士和马伊-马盖茨首次制作了与胰岛素受体相互作用的胰岛素模拟分子的三维图像。资料来源：WEHI研究人员准确地看到了一种模拟胰岛素的分子是如何再现胰岛素的活动以调节血糖水平的。这项研究回答了一个世纪之久的问题：是否有可能取代胰岛素？1型糖尿病患者不能产生胰岛素，需要每天多次注射胰岛素来保持血糖水平的控制。新的研究证实，替代分子可以用来开启血糖吸收，完全绕过对胰岛素的需求。这项研究发表在《自然通讯》上，由WEHI的尼古拉斯-柯克博士和迈克-劳伦斯教授领导，并与美国制药公司礼来公司的研究人员合作。一张三维图像显示了胰岛素模拟分子（紫色）如何与胰岛素受体（灰色）的一部分相互作用以开启。一旦被激活，当身体的糖分水平过高时，受体会引导细胞吸收葡萄糖。资料来源：WEHI为什么没有胰岛素药片？柯克博士说，科学家们一直在努力将胰岛素制成药片，因为胰岛素是不稳定的，而且在消化时很容易被身体降解。他说："自从100年前发现胰岛素以来，开发胰岛素药片一直是糖尿病研究人员的梦想，但是，经过几十年的尝试，一直没有什么成功。"现在，随着低温电子显微镜（cryo-EM）的发展，研究的速度大大加快，这种新技术可以将复杂的分子以原子级的细节可视化，使研究人员能够快速生成胰岛素受体的三维图像（"蓝图"）。通过低温电镜，我们现在可以直接比较不同的分子，包括胰岛素，如何改变胰岛素受体的形状。胰岛素的相互作用原来比任何人预测的都要复杂得多，胰岛素和它的受体在结成伙伴时都会发生巨大的形状变化。用简单分子模仿胰岛素新的研究显示了一种模仿胰岛素的分子是如何作用于胰岛素受体并将其打开的，这是在身体糖分水平过高时指示细胞吸收葡萄糖的途径的第一步。该小组进行了复杂的低温电镜重建，以获得被称为"肽"的几种分子的蓝图，这些分子已知与胰岛素受体相互作用并将其保持在"活跃"位置。冷冻电镜实验确定了一种能够以类似于胰岛素的方式结合和激活受体的肽。胰岛素已经进化到小心翼翼地抓住受体，就像一只手把一双钳子放在一起。研究人员使用的多肽成对工作，以激活胰岛素受体--就像两只手抓住外面的那对钳子。科学家们已经成功地用可以作为药片服用的药物取代了这些种类的模仿分子。虽然距离有效的治疗结果还很遥远，但该团队的发现可能会导致一种药物取代胰岛素，减少糖尿病患者的注射需求。"这仍然是一条漫长的道路，需要进一步的研究，但是知道我们的发现为1型糖尿病的口服治疗打开了大门，这是令人激动的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340837.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340837.htm

牛津大学科学家发现2型糖尿病的关键病因

牛津大学科学家发现2型糖尿病的关键病因国际糖尿病联盟估计目前全世界有超过5亿人患有糖尿病，其中绝大多数人患有2型糖尿病。这种疾病的特点是高血糖，即血液中循环的葡萄糖含量高。研究人员早就知道，2型糖尿病主要是饮食不当和缺乏运动的结果。长期的高糖消费通过破坏身体释放胰岛素的能力而导致2型糖尿病，胰岛素是一种已知的降低血糖水平的荷尔蒙。研究人员还没有清楚地了解的是，长期的高血糖水平究竟是如何损害我们产生胰岛素的β细胞。新研究的主要研究人员之一ElizabethHaythorne之前已经确定，慢性高血糖会损害β细胞，所以下一步是要弄清楚这种损害到底是如何发生的。Haythorne解释说："我们意识到，我们接下来需要了解葡萄糖是如何损害β细胞功能的，因此我们可以考虑如何阻止它，从而减缓T2D中β细胞功能似乎不可阻挡的下降。"在一系列的动物研究和培养细胞调查中，研究人员发现，损害胰岛素分泌β细胞功能的不是葡萄糖本身，而是通过葡萄糖代谢过程中产生的产品。研究人员仍不清楚到底是什么具体的葡萄糖代谢物触发了这一过程，但它们确实清楚地表明，即使在高血糖水平下，抑制葡萄糖的代谢也能维持胰岛素的分泌。有趣的是，这一发现有些反直觉，研究人员发现，通过抑制一种叫做葡萄糖激酶的酶，阻断葡萄糖代谢过程，实际上改善了动物的胰岛素分泌。从事这项研究的另一位研究员弗朗西斯-阿什克罗夫特说，这一发现与以前试行的治疗2型糖尿病（T2D）的方法相反。"因为葡萄糖代谢通常会刺激胰岛素分泌，所以以前假设增加葡萄糖代谢会增强T2D的胰岛素分泌，葡萄糖激酶激活剂被试用，结果各不相同，"Ashcroft指出。"我们的数据表明，葡萄糖激酶激活剂可能有不利影响，而且有点反直觉的是，葡萄糖激酶抑制剂可能是治疗T2D的更好策略。"研究人员强调这些发现仍然是非常初步的，所以在这种治疗方法进入临床使用之前还需要大量的工作。但这一具有里程碑意义的发现确实重塑了我们对开发治疗2型糖尿病新方法的思考。这表明存在一种潜在的方法，可以减缓或防止T2D中β细胞功能的下降。这项新研究发表在《自然通讯》上。了解更多：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34095-x...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332819.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332819.htm