“几十年来，我们一直计算错误：一半的胰岛素剂量可能没有预期的效果”

　　

   

   

Freja Bohr

来源:哥本哈根大学

新的研究表明，糖尿病患者的大部分胰岛素剂量不太可能像预期的那样起作用。哥本哈根大学的研究人员发现，多年来我们一直错误地计算胰岛素的行为。这一发现为开发更好的胰岛素制剂提供了工具，全世界数百万人都依赖这种制剂。

如果你是全世界数百万1型糖尿病患者中的一员，你就会知道胰岛素制剂在体内发挥作用的速度和时间是不同的。对于糖尿病患者来说，这些差异对于有效治疗至关重要。胰岛素摄入过少或过多都会导致血糖过低或过高。这两种情况都很危险。

胰岛素在体内的吸收是由胰岛素分子如何组装成簇控制的。单个分子在体内起快速作用，而六个分子组成的簇(称为六聚体)则具有长效作用。几十年来，人们一直认为胰岛素是由一个、两个或六个分子组成的分子簇组成的。药品的设计就是基于这一假设。

但在高度先进的单分子显微镜的帮助下，哥本哈根大学与奥胡斯大学合作的研究人员首次证明了这一重要观点多年来一直是错误的。

“现在很明显，我们把事情搞错了200%。胰岛素中单分子的数量只有我们想象的一半。相反，六分子簇比我们想象的要多得多。最终，如果这是适用于人体的基本研究见解，这意味着当我们认为给予一定剂量时，它可能只有我们预期的一半剂量，在体内产生速效作用，”该研究的主要作者、化学系的Nikos Hatzakis教授说。

换句话说，糖尿病患者目前注入体内的大部分胰岛素可能并没有像预期的那样被吸收。虽然研究人员强调，这对患者来说并不完全危险，但它确实表明，开发更精确的药物有很大的潜力。

这项名为《单粒子研究揭示的通过组装途径重定向增强胰岛素六聚体化》的研究刚刚发表在科学杂志《通讯生物学》上。

从粗糙的模型到详细的视图

“这些年来，胰岛素制剂越来越好，很多糖尿病患者都得到了很好的调节。然而，胰岛素制剂的发展一直基于分子如何组装的某种假设。在粗糙的标准模型中，这一过程从未在详细的层次上得到重视。这就是我们能做的，”该研究的另一位主要作者，化学系的Knud J. Jensen教授说。

“这并不意味着目前的胰岛素药物是坏的，或者患者被错误地用药。但我们现在已经基本了解了胰岛素的作用，以及有多少胰岛素可以作为速效药物提供给身体。我们现在有了为我们提供准确数字的正确方法。我们希望该行业将使用这种或类似的工具——既检查当前的胰岛素制剂，也开发新的制剂，”Nikos Hatzakis补充说。

研究结果是通过化学、机器学习、模拟和先进显微技术的混合来实现的。化学系的研究人员首先直接观察每个胰岛素分子与其他分子结合成簇的过程。这使他们能够看到每个星团形成的速度。研究人员观察了大约5万个集群。

在开发需要在体内产生短期或长期作用的药物时，了解给定剂量的胰岛素中不同簇的确切分布是至关重要的:

“胰岛素的聚集对制剂的工作方式非常重要。因为快速和缓慢作用的胰岛素制剂之间的区别取决于分子聚集在一起的速度和它们分解的速度。获得高度先进的设备使得它相对简单和快速地了解准确的浓度，同时，知识也相当复杂，”主要作者Freja Bohr说，他是化学系Nikos Hatzakis研究小组的博士研究员。

更好的胰岛素使数百万人受益

除了分子团簇的分布不同之外，观测还表明，团簇的形成是一个比以前想象的复杂得多的过程。这些星系团的增长和收缩的时间间隔比之前设想的要大得多。

“现在还不能确切地说如何，这应该可以扩大设计准备工作的方式。这可能会导致一种具有不同效果的胰岛素，减少患者血糖的波动——这仍然是一个主要挑战，”Freja Bohr说。

Knud J. Jensen已经研究了超过15年的胰岛素，他相信新的知识将能够优化所有类型的新型胰岛素，并为每天服用胰岛素的4000多万儿童和成人带来改变。糖尿病患者的生活也不是没有麻烦:

“我有时会收到父母的询问，他们问是否有更好的方法来治疗他们的孩子。当一个人患有1型糖尿病时，他们会在很长一段时间内感觉糟糕。除此之外，他们可能会在噩梦中醒来，因血糖浓度低或高而感到不适，因低血糖而失去意识的风险，并在以后的生活中对眼睛和脚造成相应的损害。所以，如果可以通过制造更好的胰岛素来改善儿童的生活，那就太棒了!”