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北大聯合華師大開發密碼子擴展細胞療法用于食療糖尿病

吃塊餅干 ， 就能降血糖 。 這并非天方夜譚 ， 日前 ， 中國科學家讓小鼠服用“非天然氨基酸成分的餅干” ， 即可在90分鐘內實現降血糖 。
北大聯合華師大開發密碼子擴展細胞療法用于食療糖尿病
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圖|非天然氨基酸餅干（來源：NatureChemicalBiology）
餅干的主要成分是小鼠飼料 ， 同時還添加了非天然氨基酸 ， 借此可讓糖尿病小鼠的血糖得到控制 。
11月16日 ， 相關論文以《用于治療小鼠糖尿病的基于遺傳密碼擴展的細胞療法》（Genetic-code-expandedcell-basedtherapyfortreatingdiabetesinmice）為題發表在NatureChemicalBiology上[1] 。
北大聯合華師大開發密碼子擴展細胞療法用于食療糖尿病
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圖|相關論文（來源：NatureChemicalBiology）
該研究由北京大學藥學院劉濤教授、聯合華東師范大學生命科學學院葉海峰教授團隊合作完成 ， 餅干能有如此功效 ， 是因為他們研發出一款非天然氨基酸調控的胰島素細胞治療系統 。
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圖|研究團隊的主要成員：左起黃雨佳、劉濤、陳超、葉海峰研（來源：北大藥學院）
相關實驗表明 ， 該系統在翻譯水平上可對蛋白質表達進行快速調控 。 該成果的誕生 ， 也讓蛋白調控開關工具庫添加“新武器” ， 基因密碼子（codon）擴展技術的相關應用也迎來了新思路 。
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圖|非天然氨基酸調控的胰島素細胞治療系統的開關調控方式（來源：NatureChemicalBiology）
當前迫切需要研發快速蛋白表達調控系統
很多糖尿病患者為了控制血糖 ， 不得不長期注射胰島素 ， 這一過程往往比較痛苦 。 如何只通過口服藥就能實現控制血糖？是科學家們一直在研究的課題 。
北大聯合華師大開發密碼子擴展細胞療法用于食療糖尿病
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圖|胰島素注射器（來源：Pixabay）
近年來 ， 合成生物學飛速進步 ， 借助它所研發的細胞治療系統 ， 在疾病治療上具備較好潛力 。 這類細胞治療的原理一般是把藥物蛋白表達的調控開關安裝在細胞中 。 當出現外源刺激信號時 ， 細胞即可進行調控 ， 并能把藥物蛋白釋放出來 。
當細胞治療用于糖尿病治療時 ， 借助口服小分子藥物 ， 即可形成外源刺激信號 ， 進而對胰島素表達進行控制 ， 這時患者就有希望告別胰島素注射之痛 。
此前的難題在于 ， 就轉錄水平調控設計來說 ， 它依然是多數藥物蛋白調控開關的設計思路 ， 這意味著轉錄因子必須先得到外源刺激信號的刺激 ， 再將藥物蛋白進行基因轉錄 ， 然后再加工成mRNA ， 直到這時藥物蛋白才可被翻譯出來 。
【北大聯合華師大開發密碼子擴展細胞療法用于食療糖尿病】一言以蔽之 ， 上述調控過程不僅復雜 ， 蛋白表達時間也很緩慢 ， 因此細胞治療較難用于糖尿病治療 。 鑒于此 ， 非常有必要研發出快速的蛋白表達調控系統 。
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（來源：NatureChemicalBiology）
給小鼠吃塊非天然氨基酸餅干
借助合成生物學技術 ， 該團隊開發出一種新型工程細胞 ， 當給糖尿病小鼠植入該細胞 ， 然后再食用氨基酸餅干 。 大約一個半小時之后 ， 小鼠體內胰島素水平即可被提高 ， 最終實現降糖作用 ， 起效時間上和注射胰島素不相上下 。 據悉 ， 這也是基因密碼擴展技術第一次用于細胞治療 。
不過 ， 餅干只是小鼠體內產生胰島素的載體 ， 其背后有一座“小工廠”在產生胰島素 。 作為一種人體蛋白 ， 胰島素只有被精準控制 ， 血糖水平才能隨之得到良好調控 。 一旦高了就會發生低血糖 ， 低了則會發生其他危害 。