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中国科学家用App和LED灯控制胰岛素的分泌

阅读次数:88 添加时间:2017-5-3 9:49:15  作者:dgyadmin

麻省理工科技评论

    来自中国的几位科学家们利用智能手机和光遗传学技术精确地控制细胞为患糖尿病的小鼠输送胰岛素。该技术还可以用于实时监测糖尿病人的血糖水平,从而自动产生所需的胰岛素,将食物中的糖分转换为人体可用能量。

  研究人员基于植物中发现的光敏基因改造了一些人类细胞,然后通过无线供电的红外LED灯激活这些细胞按需产生胰岛素。这些LED灯和改造的细胞被集成到一个微小的柔性圆盘上并植入到小鼠的背部。

  他们还开发了专门的安卓手机App,来控制LED灯的开关和光强。通过每天给予将糖尿病小鼠约4小时的光照,研究人员发现连续15天小鼠血液中的胰岛素水平稳定在正常水平。

  

研究人员利用智能手机控制植入到小鼠背部的LED圆盘亮度

  相关研究成果发表在了《科学转化医学》期刊上,作者们说这个系统的设计灵感来源于“智能家居”概念,利用手机或者电脑远程控制所有的照明,加热和电子设备。可远程控制的细胞将为个性化、数字化和全球化精准医学的新时代开路导航。

  来自华东师范大学的教授叶海峰是该研究的作者之一。他说他的目标是建立“一个全自动血糖监测仪和糖尿病治疗系统”,可以每天24小时不间断地监测糖尿病,并通过智能手机共享数据。

  怀俄明大学分子生物学家Mark Gomelsky针对此次研究撰写了一篇评论。他说,在人体内,我们可以用LED手镯来代替植入式圆盘,而改造的细胞仍然需要单独注射到体内。目前这种改造细胞需要多久注射一次仍不清楚。

  糖尿病分为1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病属于发病率较高的疾病,根据美国糖尿病协会的数据,美国约有125万名儿童和成年人患有1型糖尿病。在1型糖尿病中,胰腺不能产生足够的胰岛素将糖或葡萄糖转化为人体所需能量。所以目前1型糖尿病患者每天都需要多次注射胰岛素,或者随身携带胰岛素泵,通过将插入皮下的细塑料管输注胰岛素。

  Gomelsky教授认为,华东师大的技术可能不是治疗1型糖尿病的最佳方法,因为,美国食品药品管理局去年刚刚批准了第一台全自动胰岛素泵上市。但是该技术可以用来远程控制细胞产生其他基因改造的药物,用于其他疾病的治疗。

  而该手机控制疗法面临的另一个挑战就是安全,因为手机有受到黑客攻击的风险。但叶海锋教授称,这不是个大问题,只需软件工程师安装加密密钥即可解决。

  光遗传学是此次技术中的关键。光遗传学是利用光敏蛋白来调节体内生物活性的新兴领域,被认为可以用于许多疾病的治疗,包括帕金森氏症和精神分裂症。目前,光遗传学的首次人体测试正在规划中,它将帮助色素性视网膜炎患者恢复视力,这是一种可以导致失明的退行性眼病。但是光遗传学目前还处于发展的初级阶段,其中面临的两个主要挑战是使用哪种类型的光频,以及如何以适当的强度来激活细胞。

 





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