北大联合华师大开发密码子扩展细胞疗法用于食疗糖尿病吃块饼干

吃块饼干，就能降血糖。这并非天方夜谭，日前，中国科学家让小鼠服用“非天然氨基酸成分的饼干” ，即可在90分钟内实现降血糖。

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图|非天然氨基酸饼干（来源：NatureChemicalBiology）
饼干的主要成分是小鼠饲料，同时还添加了非天然氨基酸，借此可让糖尿病小鼠的血糖得到控制。
11月16日，相关论文以《用于治疗小鼠糖尿病的基于遗传密码扩展的细胞疗法》（Genetic-code-expandedcell-basedtherapyfortreatingdiabetesinmice）为题发表在NatureChemicalBiology上[1] 。

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图|相关论文（来源：NatureChemicalBiology）
该研究由北京大学药学院刘涛教授、联合华东师范大学生命科学学院叶海峰教授团队合作完成，饼干能有如此功效，是因为他们研发出一款非天然氨基酸调控的胰岛素细胞治疗系统。

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图|研究团队的主要成员：左起黄雨佳、刘涛、陈超、叶海峰研（来源：北大药学院）
相关实验表明，该系统在翻译水平上可对蛋白质表达进行快速调控。该成果的诞生，也让蛋白调控开关工具库添加“新武器” ，基因密码子（codon）扩展技术的相关应用也迎来了新思路。

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图|非天然氨基酸调控的胰岛素细胞治疗系统的开关调控方式（来源：NatureChemicalBiology）
当前迫切需要研发快速蛋白表达调控系统
很多糖尿病患者为了控制血糖，不得不长期注射胰岛素，这一过程往往比较痛苦。如何只通过口服药就能实现控制血糖？是科学家们一直在研究的课题。

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图|胰岛素注射器（来源：Pixabay）
近年来，合成生物学飞速进步，借助它所研发的细胞治疗系统，在疾病治疗上具备较好潜力。这类细胞治疗的原理一般是把药物蛋白表达的调控开关安装在细胞中。当出现外源刺激信号时，细胞即可进行调控，并能把药物蛋白释放出来。
当细胞治疗用于糖尿病治疗时，借助口服小分子药物，即可形成外源刺激信号，进而对胰岛素表达进行控制，这时患者就有希望告别胰岛素注射之痛。
此前的难题在于，就转录水平调控设计来说，它依然是多数药物蛋白调控开关的设计思路，这意味着转录因子必须先得到外源刺激信号的刺激，再将药物蛋白进行基因转录，然后再加工成mRNA ，直到这时药物蛋白才可被翻译出来。
【北大联合华师大开发密码子扩展细胞疗法用于食疗糖尿病】一言以蔽之，上述调控过程不仅复杂，蛋白表达时间也很缓慢，因此细胞治疗较难用于糖尿病治疗。鉴于此，非常有必要研发出快速的蛋白表达调控系统。

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（来源：NatureChemicalBiology）
给小鼠吃块非天然氨基酸饼干
借助合成生物学技术，该团队开发出一种新型工程细胞，当给糖尿病小鼠植入该细胞，然后再食用氨基酸饼干。大约一个半小时之后，小鼠体内胰岛素水平即可被提高，最终实现降糖作用，起效时间上和注射胰岛素不相上下。据悉，这也是基因密码扩展技术第一次用于细胞治疗。
不过，饼干只是小鼠体内产生胰岛素的载体，其背后有一座“小工厂”在产生胰岛素。作为一种人体蛋白，胰岛素只有被精准控制，血糖水平才能随之得到良好调控。一旦高了就会发生低血糖，低了则会发生其他危害。