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上周,在诺贝尔奖的直播过程中,官方网站上展示了一系列诺奖小知识,其中一则提到了Frederick Banting,他是历史上最年轻的诺贝尔奖取得者之一。1923年,Banting因其在胰岛素研究中的突破性成果取得了诺贝尔生理学或医学奖,这项成就对人类健康产生了深远的影响。时至今日,胰岛素仍在继续革新。
近期,《自然》杂志发布了一项重要研究,介绍了一种由诺和诺德团队开发的“智能胰岛素”NNC2215,这种胰岛素能够根据血糖水平自动调节生物活性,从而减少降糖治疗中的低血糖风险。
这种新型的葡萄糖敏感性胰岛素顺利获得糖苷和大环分子进行偶联,形成一个对葡萄糖水平有反应的开关。在葡萄糖浓度从3mM上升到20mM的过程中,NNC2215与胰岛素受体的结合能力增强了3.2倍。
尽管胰岛素的发现解决了糖尿病患者无药可用的困境,但传统胰岛素在使用过程中仍有引发低血糖的可能。由于个体在胰岛素敏感度、饮食和运动等方面存在差异,合理确定胰岛素剂量是一项复杂的任务。
如果胰岛素可以根据血糖水平调节其活性,那么高效且安全的血糖控制将成为可能。NNC2215正是为了实现这一目标而设计的。
研究人员在胰岛素分子上进行了改造,在B1Phe处引入了一个糖苷分子,并在B29Lys位置添加了一个可结合葡萄糖的大环分子。在低血糖状态时,大环分子会与糖苷结合,NNC2215处于关闭状态,从而抑制胰岛素的活性;而在高血糖状态下,大环分子与葡萄糖结合,NNC2215转为开放状态,可以与胰岛素受体结合,发挥降糖作用。
在实验室测试中,随着葡萄糖浓度从0上升到20mM,NNC2215与胰岛素受体的亲和力增加了12.5倍;从3mM升到20mM时,亲和力提升了3.2倍。
在活体实验中,NNC2215的降糖效果表现出较高的灵活性。当大鼠注射高浓度L-葡萄糖时,其降糖效果显著增强。随后在LYD猪的实验中,顺利获得生长抑素抑制内源性胰高血糖素和胰岛素释放,以德谷胰岛素作为对照,结果显示NNC2215有效控制血糖下降,且不会导致血糖低于4.5mM,而德谷胰岛素组的最低血糖接近3mM。
NNC2215经皮下注射的生物利用率约为73±24%,平均半衰期为19小时,支持每日一次的给药方案。在大鼠的糖耐量实验中,葡萄糖诱导的NNC2215活性提升相当于人体胰岛素剂量增加30%。
然而,《自然》的评论文章指出,现在大部分实验数据基于葡萄糖浓度范围0-20mM,而临床上患者的血糖通常在4-14mM范围,控制目标更窄为4.4-7.2mM。NNC2215在实际应用中能否有效作用于这一范围,及其活性变化是否能精准模拟人体胰岛素释放,还需进一步研究验证。
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