糖尿病治療的重大突破

目前，糖尿病已成為zui嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題之一。據(jù)糖尿病聯(lián)盟去年公布的數(shù)據(jù)顯示，2015年成年糖尿病患者數(shù)量已達(dá)4.15億。胰島素的和相對(duì)缺乏以及胰高血糖素信號(hào)通路的過度活化是導(dǎo)致糖尿病的兩個(gè)主要原因。

兩類關(guān)鍵細(xì)胞

正常人血糖濃度的調(diào)控主要是由胰島素和胰高血糖素這兩個(gè)激素在多個(gè)層次相互制約而實(shí)現(xiàn)的。由胰島β細(xì)胞產(chǎn)生的胰島素促進(jìn)血糖的吸收，從而降低血糖濃度；而由胰島α細(xì)胞產(chǎn)生的胰高血糖素通過肝臟進(jìn)行內(nèi)源血糖的合成，升高血糖。在胰島中，胰島素和胰高血糖素會(huì)根據(jù)血糖的濃度相互制約對(duì)方的分泌，從而達(dá)到血糖濃度的穩(wěn)定。

用能夠分泌胰島素的新細(xì)胞取代患者體內(nèi)被破壞的β細(xì)胞有望成為治愈1型糖尿病一種簡(jiǎn)單的策略。多年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，各國(guó)的研究人員利用干細(xì)胞或成熟細(xì)胞嘗試了多種方法。值得注意的是，先前有研究表明，當(dāng)β細(xì)胞極度缺失時(shí)，α細(xì)胞能夠補(bǔ)充胰島素產(chǎn)生細(xì)胞。在這一轉(zhuǎn)換過程中，表觀遺傳調(diào)控分子Arx被鑒定為關(guān)鍵分子。

artemisinin的驚喜發(fā)現(xiàn)

12月1日，在線發(fā)表于Cell雜志上的一項(xiàng)研究中（論文題目：Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair α Cell Identity），來(lái)自?shī)W地利科學(xué)院CeMM分子醫(yī)學(xué)研究中心等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，摘得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的artemisinin能夠?qū)崿F(xiàn)α細(xì)胞向β細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，為糖尿病治療帶來(lái)了新的驚喜。

由我國(guó)藥學(xué)家屠呦呦和她的團(tuán)隊(duì)研制出的artemisinin藥物至今仍然是世界范圍內(nèi)zui主要的抗瘧藥物，成功挽救了數(shù)百萬(wàn)人的生命。
在這一研究中，利用一種特別設(shè)計(jì)的、全自動(dòng)化的分析，科學(xué)家們檢測(cè)了大量已批準(zhǔn)藥物對(duì)人工培養(yǎng)的α細(xì)胞的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，artemisinin改變了α細(xì)胞的表觀遺傳程序，誘導(dǎo)這些細(xì)胞的生化功能發(fā)生了重要的改變。

作用機(jī)制

該研究的通訊作者Stefan Kubicek說(shuō)：“調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子Arx參與調(diào)節(jié)了對(duì)α細(xì)胞功能至關(guān)重要的許多基因。合作者先前的研究表明，敲除Arx會(huì)導(dǎo)致α細(xì)胞轉(zhuǎn)化為β細(xì)胞。”然而，科學(xué)家們只是在活體模式生物中觀察到了這一效果。是否周圍細(xì)胞（甚至遠(yuǎn)處器官）的其它因素也發(fā)揮了作用*是未知的。

為了排除這些因素，Kubicek的研究小組與諾和諾德（糖尿病*）Jacob Hecksher-Sørensen的小組合作，設(shè)計(jì)了特殊的α和β細(xì)胞系，從所處環(huán)境中分離出它們后進(jìn)行分析。研究證明，Arx缺失足以賦予α細(xì)胞新“身份”，并不依賴于機(jī)體的影響。

借助這些細(xì)胞系，通過測(cè)試化合物庫(kù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，artemisinin與Arx缺失產(chǎn)生了相同的作用。接著，科學(xué)家們開始探索artemisinin重塑α細(xì)胞這一作用背后的分子模型。結(jié)果證實(shí)，artemisinin結(jié)合了一個(gè)稱為gephyrin的蛋白。Gephyrin能夠激活細(xì)胞信號(hào)的主要開關(guān)——GABA受體。隨后，無(wú)數(shù)的生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生變化，導(dǎo)致了胰島素的產(chǎn)生。

同期另一篇Cell

同日，發(fā)表在Cell上的另一項(xiàng)研究（論文題目：Long-Term GABA Administration Induces Alpha Cell-Mediated Beta-like Cell Neogenesis）表明，在小鼠模型中，注射GABA也能導(dǎo)致α細(xì)胞轉(zhuǎn)化為β細(xì)胞，表明兩種物質(zhì)靶向了相同的機(jī)制。這一研究的通訊作者Patrick Collombat是上述artemisinin論文的共同作者。

展望

除了細(xì)胞系試驗(yàn)，artemisinin也在模式生物中展現(xiàn)了這一效果。artemisinin給藥的糖尿病斑馬魚、小鼠以及大鼠β細(xì)胞量增加了，且血糖內(nèi)穩(wěn)態(tài)有所改善。由于artemisinin在魚類、嚙齒動(dòng)物和人類中的分子靶點(diǎn)非常相似，因此artemisinin對(duì)α細(xì)胞的作用也可能在人類中發(fā)生。

Stefan Kubicek說(shuō)：“當(dāng)然，artemisinin的長(zhǎng)期作用需要進(jìn)一步測(cè)試。人類α細(xì)胞的再生能力還是未知的。此外，新的β細(xì)胞必須不受免疫系統(tǒng)的攻擊。但我們相信，artemisinin的發(fā)現(xiàn)以及它們的作用模型可以為開發(fā)1型糖尿病的全新療法奠定基礎(chǔ)。
 

原始出處：

[1] Ralph Turchiano. Breakthrough in diabetes research: Cells produce insulin upon artemisinin treatment simple and elegant strategy to heal diabetes type 1.  Medicalxpress. DECEMBER 2, 2016.

[2] Jin Li, Tamara Casteels, Thomas Frogne, Camilla Ingvorsen, Christian Honoré, Monica Courtney, Kilian V.M. Huber, Nicole Schmitner, and others. Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair α Cell Identity.   Cell.  December 01, 2016.

[3] Nouha Ben-Othman,et al.  Long-Term GABA Administration Induces Alpha Cell-Mediated Beta-like Cell Neogenesis. Cell. 2016.