海蜗牛与人类胰岛素混合蛋白可能导致更好的糖尿病治疗

发现胰岛素将近一个世纪之后，包括犹他大学卫生部科学家在内的国际研究小组报告说，他们已经开发出世界上最小，功能齐全的激素，这种激素将人胰岛素的功效与人类胰岛素的快速作用相结合。一种由掠食性锥蜗牛产生的毒液胰岛素。根据动物研究结果，该发现可以迅速启动能够改善糖尿病患者生活的胰岛素治疗方法的开发。

U Health的U博士Danny Hung-Chieh Chou博士说：“我们现在有能力创建一种在人体中起作用的混合型胰岛素，而且看起来也具有锥蜗牛胰岛素的许多积极特性。”生物化学助理教授，该研究的通讯作者之一。“这是我们寻求使糖尿病治疗更安全，更有效的重要一步。”

该研究发表在《自然结构与分子生物学》上。

当锥状蜗牛在珊瑚礁上盘旋时，它们不断地四处觅食。这些猎鱼物种中的一些，例如Conus geographus，会向周围水中释放有毒的毒液，其中含有独特形式的胰岛素。胰岛素会使鱼的血糖水平暴跌，使他们暂时瘫痪。当鱼挣扎时，蜗牛从壳中露出来，吞噬了整个受害者。

在早期的研究中，Chou及其同事发现，这种有毒胰岛素与人胰岛素具有许多生化特性。另外，它的作用似乎比目前可用的最快的人胰岛素更快。

丹麦哥本哈根大学的研究合著者，生物医学科学助理教授海伦娜·萨法维(Helena Safavi)博士说，速效胰岛素将降低高血糖和其他糖尿病严重并发症的风险。它还可以改善胰岛素泵或人造胰腺装置的性能，后者可以根据需要自动将胰岛素释放到体内。她说：“我们希望帮助糖尿病患者更紧密，更快速地控制血糖。”

为了实现其目标，研究人员发现，源自锥蜗牛毒的胰岛素缺乏“铰链”成分，该成分会导致人胰岛素聚集或凝结在一起，因此可以储存在胰腺中。这些聚集体必须分解成单个分子，然后才能开始作用于血糖，这个过程可能需要一个小时。由于蜗牛蜗牛的胰岛素不会聚集，因此本质上已经准备就绪，几乎可以立即在人体的生化机制上起作用。

感兴趣的是，研究人员开始研究将锥蜗牛用作武器的胰岛素转变为另一种形式的方法：患有1型糖尿病的人可以使用这种胰岛素来快速恢复体内的平衡。

“我们的想法是使人类胰岛素更像蜗牛一样，”萨法维(Safavi)说，他也是U Health的生物化学副教授。“因此，我们试图从蜗牛中获得一些有利的特性，并将其嫁接到人类化合物上。”

研究人员认为这是可能的，因为蜗牛蜗牛胰岛素与人胰岛素本质上具有相同的基本结构或“骨干”。但是，他们面临一个难题：蜗牛的胰岛素的功效远不及人类胰岛素。实际上，研究人员怀疑，人类需要降低锥蜗牛胰岛素的20至30倍才能降低其血糖水平。

在这项新研究中，Chou及其同事试图克服这些问题。首先，他们使用结构生物学和药物化学技术分离了四个有助于蜗牛胰岛素与胰岛素受体结合的氨基酸。然后，他们创建了人胰岛素分子的截短形式，而没有负责结块的区域。

该团队将这些氨基酸的修饰形式整合到人类分子中，希望创建一种不会结块并高效结合人类胰岛素受体的杂交体。

在实验室老鼠的测试中，这种混合胰岛素分子被科学家称为“微型胰岛素”，它以锥蜗牛胰岛素没有的方式与胰岛素受体相互作用。这些新的相互作用将小胰岛素与大鼠体内的胰岛素受体结合在一起，就像正常人胰岛素一样强烈。结果，微型胰岛素与人胰岛素的效价相同，但作用更快。

周说：“微量胰岛素具有巨大的潜力。”“仅通过几个战略替代，我们就产生了一种有效的，速效分子结构，是迄今为止最小的，全活性胰岛素。由于它非常小，因此应该易于合成，使其成为该药物的主要候选药物。新一代胰岛素治疗药物的开发。”

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