动物细胞与植物细胞有一些共同之处,但我们缺乏的一个关键特征是坚硬的细胞壁。虽然这为植物提供了结构,但科学家们也越来越多地关注它在新材料、纤维素技术以及现在的胰岛素输送中的应用。
$RFy9(> #dvH0LX? 在宾夕法尼亚大学牙科医学院的亨利·丹尼尔(Henry Daniell)的带领下,研究人员创造了一种很有前途的植物胰岛素,它含有胰岛素中天然存在的三种肽,更妙的是可以以口服的方式给药。
*Y4[YnkPE yU e7o4Zm 与内部的遗传物质一样重要的是,植物细胞壁是药物疗效的关键。它们的坚固性保护胰岛素免受上消化道酸和酶的影响,直到药物到达肠道中的微生物,这些微生物才会释放胰岛素。从这里开始,胰岛素通过肠-肝轴到达目的地。
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,%IZ. 在对小鼠的试验中,植物性胰岛素能够在15分钟内调节血糖,与自然分泌的胰岛素相当。用传统胰岛素注射治疗的小鼠血糖水平急剧下降,导致低血糖。
,C=Lu9 :jJ;&t^^ “低血糖的风险是当前输送系统的最大缺点之一,甚至可能导致昏迷,”Daniell说。“我们的口服胰岛素含有所有三种蛋白质,并直接输送到肝脏。它的作用就像天然胰岛素一样,可以最大限度地降低低血糖的风险。”
k^JV37;bl H/rJ:3 当前的药物(例如通过胰岛素笔注射)存在低血糖风险,而胰岛素泵提供的精确药物输送需要非常昂贵的硬件。目前的机器成本约为6500美元,使用寿命为三到四年。
q{fgsc8v\ ];3]/b)& 至于药物本身,基因工程的复杂过程本质上是一把“基因枪”,用于通过植物细胞壁发射人类胰岛素基因。这些基因被整合到植物的基因组中,并经过几代人的选择,从保留蓝图的种子中培育出来,让所有生长的植物都能用于生产胰岛素。
#|ppW fZQ 5-=&4R\k 研究发现,尽管这部分基因组发生了变化,但在试验中的植物和动物身上都没有发现任何不良影响。在基因完好无损的情况下,生菜可以被冷冻干燥、磨碎并准备好用于口服。
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I-A)b4 宾夕法尼亚大学/(CC By-NC-ND 4.0)当前胰岛素疗法和植物基疗法的概述
\!+#9sq0 $$,/F 这些团队看到了这种胰岛素治疗方法的另一个巨大优势。目前的临床生产需要在受控的实验室条件、储存和运输下,在细菌或酵母细胞中培养激素。
^`HP&V \V1geSoE “我们已经看到有关疫苗剂量被销毁的新闻报道,因为一些国家在整个过程中没有冷藏资源,”丹尼尔说。“这是一个巨大的成本。使用我们的方法可以消除这种后期制作成本,因为我们已经反复证明该产品的有效性在货架上也可以保持稳定。”
H*gX90{!2 ]12ypcf 虽然小鼠研究的结果非常有希望,但要使这种方法使估计有5.37亿患有糖尿病的成年人中的许多人受益,还有一段时间。但研究人员有信心进行更大规模的试验,首先是糖尿病犬,然后是人类。
$jc&Tk# A ;06Zrf1 “很多狗都患有糖尿病,主人必须每天在家注射3次胰岛素,”Daniell说。“我们过去曾对患有血友病或心脏病的狗进行过犬类研究,我们知道如何将植物粉末混合到它们的食物中并添加一些培根风味,他们当然会喜欢它。”
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)P>}uK; 2015年用改良生菜治疗血友病的研究也显示了针对多种疾病的有效、廉价且易于获得的植物疗法的潜力。
<kmH^viX ytWTJ>L “有了这个给药方式,我们改变了整个模式,而不仅仅是胰岛素,”他补充道。“我在一个发展中国家长大,看到人们因为买不起药物或疫苗而死去。对我来说,医疗保健的可负担性和全球可及性是我工作的基础。在这种情况下,我们在显着改进的同时让胰岛素变得更实惠。患者可以以更低的成本获得更好的药物。”
dR^7d _! /OX;3" +1 该研究发表在《生物材料》杂志上。
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