光敏蛋白调控胰岛素合成用以控制糖尿病

2011-12-23 07:00 · Guy

瑞士研究人员利用源于人类视网膜的一个蛋白,发明了一种用光来控制目标基因表达的方法。科学家们说,短期来看这项技术通过精确控制蛋白质生成。

光的力量:上图中这些患有糖尿病的小鼠被移植了经过基因工程改造的细胞,这些细胞暴露于蓝光下时可以引发胰岛素生成。

科学家们发现了一个可以利用光来控制小鼠血糖的方法

瑞士研究人员利用源于人类视网膜的一个蛋白,发明了一种用光来控制目标基因表达的方法。科学家们说,短期来看这项技术通过精确控制蛋白质生成,可以用来促进生物制药的产量,比如那些治疗癌症的药物。长期来看,工程改造过的携带光敏开关的细胞可以移植进入患者体内,按需求生成某种缺失激素,比如胰岛素。

瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute for Technology)的马丁•傅珊格(Martin Fussenegger)及其同事对细胞进行工程改造,使其能够携带一种来源于人类视网膜的编码光敏蛋白的基因。这种光敏蛋白叫做黑视蛋白(melanopsin),暴露于光下时可以引起细胞内部钙含量的激增。钙激增可以激活次要成分,即与任何感兴趣基因相联系的蛋白。将细胞置于光下可以引发钙激增,然后钙激增激活相应蛋白,进而开启目标基因。在培养细胞中所进行的实验显示,光照的时长和强度可以控制基因表达量和表达时长。

研究人员通过将光控细胞移植进入患有糖尿病的小鼠并利用光来控制其胰岛素水平,由此验证了这项技术的效果。当光控细胞仅仅移植在皮肤下面时,暴露在蓝光下引发了胰岛素生成。在第二次实验中,研究人员将细胞封装在一个多孔性材料囊中,并连同一条可以在需要时传送光的光纤电缆,将其移植进入身体更深入的部位。两种方法都能够控制小鼠的血糖。

糖尿病是由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所导致的,以慢性血糖升高为特点的一组代谢性疾病。分为2中类型:Ⅰ型糖尿病是儿童及青少年最常见的内分泌疾病,一旦发病需终生注射胰岛素.其急慢性并发症是儿童及其成年后致死和致残的主要原因;Ⅱ型糖尿病:胰腺代偿分泌使血糖水平维持在较为正常的范围内。失代偿后,胰岛素分泌模式开始出现异常,进餐后葡萄糖在血液中蓄积,血糖水平超出正常范围,引起Ⅱ型糖尿病。

除了胰岛素,这项技术还有潜力用来传送其他种类的治疗用蛋白质,比如人类生长激素。

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