顧臻博士再次研發糖尿病智能貼片

　　幾十年來，研究人員一直都在嘗試復制β細胞的功能，這一微小的胰島素生產細胞在糖尿病患者中不能正常工作。糖尿病患者依賴的胰島素注射是痛苦的，而且往往是不完美的替代品。而移植的正常β細胞，會帶來免疫抑制療法的排斥或副作用的風險。

　　現在，美國北卡羅來納大學教堂山分校和北卡羅來納州立大學（UNC/NC State）的研究人員，發明了另一種選擇：一種合成的補丁貼片，裝滿天然β細胞，能分泌所需劑量的胰島素來控制血糖水平，而沒有誘導低血糖的風險。

　　這一概念驗證是基于該團隊此前的一種創新技術——“智能胰島素貼片”，去年發表在《PNAS》（顧臻PNAS：取代胰島素注射的智能貼片）。這兩種補丁都是薄的聚合物正方形，約一個硬幣大小，上面覆蓋著微小的針頭，就像一個微型的釘子床。但是，前一種方法是用胰島素人工泡沫填充這些針頭，兒這種新的“智能細胞補丁”是使活的β細胞與針頭結合在一起。

　　研究人員在1型糖尿病的小動物模型中，對這種無痛補丁進行了檢測，發現它能迅速響應飛漲的血糖水平，并每次能顯著降低血糖水平長達10小時的時間。這一研究結果發表在材料領域頂級期刊《Advanced Materials》。

　　這項研究的資深作者是UNC/NC State生物醫學工程系助理教授顧臻，其帶領的研究團隊在去年取得了一系列的研究成果，顧臻博士權威期刊：開發CRISPR-Cas9新型載體；顧臻博士：巧偽裝抗癌藥摧毀腫瘤；顧臻博士Nature子刊開發癌細胞靶向新技術。他指出：“這項研究為這個棘手的排斥問題，提供了一種潛在的解決方案，長期以來這個問題一直困擾著糖尿病胰腺細胞移植研究。另外，它還表明，我們可以在身體生理信號和體外這些治療性細胞之間建立一個橋梁，來控制血糖水平。”

　　β細胞通常位于胰腺，在那里它們作為人體的天然胰島素生產工廠。在健康人體內，它們生產、儲存和釋放胰島素，以幫助處理餐后積累在血液中的糖。但是在患有糖尿病的人群中，這些細胞要么受損，要么無法產生足夠的胰島素來控制血糖水平。

　　糖尿病影響全球超過3億8700萬人，到2030年該數字預計將增長至5億。1型和晚期2型糖尿病患者必須定期監測血糖，并注射不同量的胰島素，這 一過程是痛苦的，而且是不精確的。注射錯誤數量的胰島素，可能導致重大并發癥，如失明和截肢，甚至更多災難性的后果，如糖尿病昏迷和死亡。

　　自20世紀70年代以來，研究人員已經研究了胰島素生成細胞的移植，作為糖尿病的一種替代療法。第一個成功移植β細胞的人是在1990年進行的，自 那時以來，數百名糖尿病患者已經接受了手術。然而，只有一小部分治療的患者達到了正常的血糖水平。大多數移植產生了排斥，用于抑制免疫系統的許多藥物干擾 了β細胞和胰島素的活性。最近，研究人員一直在用實驗方法，將β細胞封裝在生物相容性的聚合物細胞中，這種細胞可以植入體內。

　　顧臻博士決定創建一種設備，讓β細胞的血糖緩沖特性遠離病人免疫系統達到的地方。本文第一作者、顧臻實驗室的研究生Yanqi Ye，利用在化妝品和診斷中發現的天然材料，構建了“智能細胞片”。她將培養基和幾千個已經封裝進微囊（是由生物相容性的藻酸鹽構成）的β細胞，塞入幾千 個微針中，每個微針大約是一根睫毛的大小。當應用于皮膚時，這些補丁的微針戳到毛細血管中，從而在內部環境和補丁貼片的外部細胞之間形成了一種連接。

　　Ye還制備了“葡萄糖信號放大器”，這是合成的納米囊泡，里面塞滿了三種化學品，以確保β細胞能“聽到”來自血糖水平上升的信號，并作出相應的反應。

　　顧臻的研究小組發現，糖尿病小鼠的血糖水平迅速下降到了正常水平。為了評估這種補丁貼片是否能調節血糖，而不會降低太多，研究人員給小鼠又施用了一 個補丁貼片。他們希望，重復施用補丁貼片，并沒有產生過量劑量的胰島素，因此沒有危險的低血糖。相反，第二個補丁貼片將治療時間延長到了20個小時。

　　在這種補丁貼片成為糖尿病患者一種可行的選擇之前，還必須進行進一步的修改、預臨床試驗，并最終開展臨床試驗。但是現在，研究人員認為，他們的研究結果為一種比現有療法更安全、而且更少麻煩的替代方法，提供了一種原則證明。

　　本文共同作者、UNC醫學院醫學教授、UNC糖尿病護理中心主任John Buse博士說：“對糖尿病患者來說，管理糖尿病這種疾病是艱辛的，因為一天24小時、一周七天，除了休息之外，他們都要考慮此事。這些智能胰島素的方法 是令人興奮的，因為它們有望給患者一些時間，在糖尿病自我照顧的同時可以休息。這不是一種治療，而是一個迫切需要的假期。”