印学者研发出热稳定胰岛素,无需冷藏,65℃下仍保持活性

2021
10/08

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生物世界
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对于糖尿病患者而言,可有效降低血糖的胰岛素总是显得很“矫情”,不仅时刻需要冷藏,甚至一不小心就会由于储存不当而失去药效。

撰文 | 胡诗学
来源 | 生辉

对于糖尿病患者而言,可有效降低血糖的胰岛素总是显得很“矫情”,不仅时刻需要冷藏,甚至一不小心就会由于储存不当而失去药效。

除此之外,即使在各种赋形剂都存在的情况下,胰岛素也会发生纤维化,导致胰岛素分子凝固,从而限制了临床应用。

近日,来自印度加尔各答 Bose 研究所的研究团队在糖尿病治疗方面取得重要突破,他们研制了一种
热稳定胰岛素 不需要冷藏即可保存, 65 ℃ 高温下仍然可保持药物的稳定活性,有效解决了糖尿病患者关注的药物便携性问题。

相关研究论文以: Prion-derived tetrapeptide stabilizes thermolabile insulin via conformational trapping (朊病毒衍生的四肽通过构象捕获稳定不耐热的胰岛素) 为题发表在 Cell 旗下期刊 iScience 上,印度加尔各答 Bose 研究所生物物理学系副教授苏兰苏·查特吉 (Subhrangsu Chatterjee) 为该论文通讯作者。


近年来,全球糖尿病患者的数量一直居高不下。据世界卫生组织估计,全球约 4.22 亿 18 岁以上的成年人患有糖尿病,这一数字在 2045 年或将进一步增长至 6.42 亿。

瑞典的一项大型研究发现,与应对能力更强的人相比,那些对压力抵抗力低的人在未来 25 年内患糖尿病的可能性更高。此外,睡眠少于 5 小时或超过 8 小时也会使风险增加约 50 % ,不过工作压力或不良生活习惯是否会增加患糖尿病的风险尚不确定。

当前的 COVID-19 大流行改变了家庭日常和生活规则,不仅导致大众的焦虑水平普遍增加,而且由于运动受限从而对身体活动造成影响,许多人由于在压力环境中不注意饮食导致体重增加。据统计,因遗传或高热量饮食、缺乏运动或体重增加而易患糖尿病的人,数量正在逐年增加。

对于这些为数众多的糖尿病患者来说,注射胰岛素无疑是实现长期血糖控制和预防并发症的“良药”,甚至可以说胰岛素的可用性已成为糖尿病管理领域的重要突破。

中国科学技术协会公开资料显示,“胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素,可同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。其中,用来治疗糖尿病的主要是外源性胰岛素。”

据了解,胰岛素从问世到被用于挽救糖尿病患者的速度超乎想象。胰岛素正式开始临床实验是在 1922 年,距离其首次被发现仅仅一年时间,甚至当时的胰岛素几乎还都是从动物胰脏中提取。

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而在一众哺乳动物中,猪的氨基酸序列和结构与人的最为相似,这也导致猪胰岛素的应用最为广泛。不过相似并不代表毫无差异,注射猪胰岛素后,患者很容易出现过敏反应,导致皮下脂肪萎缩,从而使病情出现反复。

为了减少此类情况的出现,科学家在对胰岛素结构和成分深入研究的基础上,相继研制出了人胰岛素和胰岛素类似物,稳定性远远高于动物胰岛素,更能够满足人体生理需求。

不过,胰岛素的存储问题也时刻横亘在糖尿病患者的面前,成为制约糖尿病治愈及疼痛缓解的关键难题。

胰岛素的保存需要较为苛刻的环境。比如,胰岛素必须在 10 ℃ 以下的环境里冷藏储存,而且不能放在冰箱的冷冻层,瓶装胰岛素在开启后只能冷藏保存大概三个月,可随身携带的注射胰岛素不能超过 4 周等。此外,混浊型胰岛素在出现团块后应放弃使用。

基于以上种种原因,低温环境成为胰岛素药物完美储存的关键条件。但是在资源匮乏和气候炎热的地区,这个条件通常难以得到满足。因此,印度研究团队新成果的开发意味着广大糖尿病患者的生活或将迎来新的曙光。

“你可以把新胰岛素放在冰箱外面,只要你想,这将有助于世界各地的糖尿病患者,而在此之前,长期携带胰岛素被认为是不可能的。”查特吉接受媒体采访时表示。

除了 Bose 研究所,该研究还有来自印度化学生物学研究所
(IICB) 的科学家们提供的帮助。

值得注意的是,IICB 成立于 1935 年,是印度第一个非官方的生物医学研究中心。从成立伊始,IICB 就发起了多学科协同努力,对传染病进行基础研究,同时开发诊断、免疫预防和化学疗法的技术。

图 | 开发热稳定胰岛素示意图

事实上,对于可耐高温胰岛素的研究并不是第一次。此前,科学家们通过模拟高温条件,发现胰岛素可能并不是我们想象的那么“脆弱”,即使超出 10 ℃,胰岛素依旧能够保持活性大概一个月时间。

这些研究证实,在炎热气候下,胰岛素可以被正常使用,而不是时刻都需要冷藏,这意味着资源匮乏的地区将因此而打破一个极大障碍。

“虽然目前我们称该胰岛素为‘ insulock ’,但我们正在呼吁科学技术部
(DST) 以 Acharya Jagadish Chandra Bose 的名字命名。”查特吉说道。接下来,该团队希望解决新胰岛素的大规模生产问题,而这将涉及到企业合作。

参考资料:
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(21)00541-1
https://m.economictimes.com/industry/healthcare/biotech/healthcare/scientists-develop-insulin-that-can-be-kept-without-refrigeration/amp_articleshow/86483438.cms
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关键词:
冷藏,导致,印度,稳定,胰岛素

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