新型细胞疗法开关来了！一张贴片，开启糖尿病精准治疗
新型细胞疗法开关来了！一张贴片，开启糖尿病精准治疗
AI划重点
- 苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的Martin Fussenegger教授团队开发了一种新型细胞疗法开关，通过硝酸甘油贴片控制细胞释放治疗性蛋白质。
- 该细胞疗法开关可用于糖尿病等慢性疾病的治疗，具有巨大的临床应用潜力。
- 研究团队将改造后的人类肾脏细胞植入小鼠皮下，贴上硝酸甘油贴片后，细胞产生并释放GLP-1，调节血糖水平。
- 由于NO会在几秒钟内分解，这种细胞疗法开关仅对局部区域造成影响。
- 未来，这种基于基因开关的细胞疗法有望成为治疗多种慢性疾病的重要手段。
如今，细胞疗法正逐渐成为精准医疗的重要组成部分。然而，如何精确、可逆地控制改造后的细胞在恰当的时间与地点释放治疗性蛋白质，一直是科学家面临的挑战。
在最近的一篇《自然-生物医学工程》论文中，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Martin Fussenegger教授团队取得了突破性进展。他们开发了一种新型细胞疗法开关，能够通过硝酸甘油贴片来控制细胞释放治疗性蛋白质，从而为糖尿病等慢性疾病的治疗提供了新的可能性。
细胞疗法的核心思想是通过改造人体细胞，赋予它们特定的功能，然后将这些细胞植入体内，用于治疗疾病。例如，糖尿病患者体内的胰岛素调节机制失效，导致血糖水平失控。而细胞疗法可以通过植入经过基因改造的细胞，模拟人体的调节机制，实现更精准的治疗。
为了控制治疗性蛋白质的精准生产与释放，科学家们开发了各种“基因开关”，这些开关可以通过外部刺激（如光、电、声音等）来激活细胞内的基因调控网络。而Fussenegger教授团队设计的新型开关，来自我们非常熟悉的硝酸甘油。
硝酸甘油是一种已有130多年历史的药物，常用于治疗心绞痛等心脏疾病。硝酸甘油在体内转化为一氧化氮（NO），进而扩张血管、增加血流，而线粒体醛脱氢酶催化了该反应中的关键环节。
在这项研究中，研究团队将改造后的人类肾脏细胞植入小鼠皮下，这些细胞包含了人线粒体醛脱氢酶，能够将硝酸甘油转化为NO。为了开启对血糖的调控，研究团队在相应位置的皮肤上贴上了“开关”——硝酸甘油贴片，从而将硝酸甘油快速释放至皮肤中。在这里，硝酸甘油遇到经过改造的人类肾脏细胞，并在线粒体醛脱氢酶的催化下转化为NO。
随后，NO会促使细胞产生并释放GLP-1，进而促进胰腺β细胞释放胰岛素，调节血糖水平。GLP-1还会引发饱腹感，从而减少食物摄入量。值得一提的是，NO会在几秒钟内分解，因此只会对局部区域造成影响。
▲研究机制示意图（图片来源：参考资料[1]）
在实验中，研究团队将改造后的细胞植入患有2型糖尿病的肥胖小鼠体内，并在其皮肤上贴上硝酸甘油贴片。结果，贴片能够精确、可逆地控制GLP-1的产生，并在35天的实验期内有效恢复了小鼠的血糖水平，且没有影响心率和血压。这一结果表明，这种基于硝酸甘油的细胞疗法开关具有巨大的临床应用潜力。
研究团队表示，这种新型开关的独特之处在于，它完全由人类自身的成分构成，不包含任何来自其他物种的组件。因此，这种开关不会引发自身免疫反应或干扰人体的自然过程。
在研究团队看来，这种细胞疗法开关的应用范围远不止糖尿病，还可以用于治疗其他代谢性疾病、自身免疫疾病，甚至是神经退行性疾病。未来，这种基于基因开关、能够以更接近人体机制的方式解决问题的细胞疗法，有望成为治疗多种慢性疾病的重要手段。
本文原文来自药明康德内容团队