南都訊　由于胰島素分泌的缺乏或產(chǎn)生了對胰島素的抵抗，人體代謝葡萄糖的能力就會(huì )下降，而體內的葡萄糖不能適時(shí)代謝，就會(huì )出現相應的酮中毒情況，危及心腦血管不說(shuō)，嚴重的甚至會(huì )致命。日前，中科院廣州生物醫藥和健康研究院賴(lài)良學(xué)課題組，通過(guò)對小豬基因的編輯，在對其特定基因進(jìn)行精準的修飾后，該小豬和其子代、孫代出生的小豬都變成了分泌人類(lèi)胰島素的“親人(豬)”?！半S著(zhù)材料學(xué)的進(jìn)步，在目前已經(jīng)具備了生產(chǎn)植入體內，保護胰島不被人體自身攻擊的材料后，這些來(lái)自于豬的胰島，可直接通過(guò)移植等手段用來(lái)治療糖尿病”，課題組成員李小平博士表示，經(jīng)過(guò)后續的研發(fā)，這一技術(shù)有望在5年內進(jìn)入臨床試驗，隨后進(jìn)入臨床應用。據悉，目前課題組的相關(guān)研究已在線(xiàn)發(fā)表在了國際知名的《分子細胞生物學(xué)雜志》。

　　打胰島素

　　患病越久劑量越大

　　早在上世紀20年代，醫學(xué)界就發(fā)現了胰島素的功能。一開(kāi)始，科學(xué)家在狗的身上發(fā)現，胰島素和能夠產(chǎn)生胰島素的胰島。深入研究后，醫學(xué)界發(fā)現這個(gè)胰島非常有趣。一般情況下處于不活躍的停滯狀態(tài)，只要周?chē)沫h(huán)境中葡萄糖濃度得到提升，胰島就會(huì )分泌胰島素來(lái)調控身體各個(gè)器官和組織代謝、分解葡萄糖。在牛、豬這些大動(dòng)物身上是這樣，對人類(lèi)的相關(guān)研究也是這樣。

　　有了這一理論的支撐，生物醫藥界、化學(xué)界一直在為糖尿病患者尋找最合適的胰島素來(lái)源。上世紀五十年代，英國科學(xué)家最早測定了牛胰島素的全部氨基酸序列，開(kāi)辟了人類(lèi)認識蛋白質(zhì)分子化學(xué)結構的道路。1965年9月17日，中國科學(xué)家人工合成了具有全部生物活力的結晶牛胰島素，它是第一個(gè)在實(shí)驗室中用人工方法合成的蛋白質(zhì)。

　　進(jìn)入到21世紀，生物醫學(xué)有了長(cháng)足的發(fā)展?！艾F在的技術(shù)，已經(jīng)能夠直接產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)人胰島素。只要將人胰島素基因導入到大腸桿菌內，使之有效表達即可生成?！崩钚∑奖硎?，但即便是產(chǎn)生出了足夠劑量的胰島素，依然還是存在著(zhù)諸多的問(wèn)題。比如使用短效胰島素，吃了飯就要打一針；長(cháng)效胰島素，需要一天打兩針。萬(wàn)一出現了紕漏，打多了一針，這些胰島素進(jìn)入體內后是要去代謝糖分的。代謝過(guò)多，那就會(huì )出現低糖休克，甚至死亡?！凹幢闶鞘褂媚軌蜻m時(shí)檢測血糖濃度的胰島素泵，能夠根據患者的血糖情況及時(shí)注射胰島素。但患者必須帶著(zhù)個(gè)一天24小時(shí)扎進(jìn)體內的針來(lái)監測血糖，感染的風(fēng)險加大。另一方面，這種泵成本更高昂動(dòng)輒數萬(wàn)塊，而且需要反復地往泵里添加胰島素?！痹诂F階段治療糖尿病的關(guān)鍵還是打胰島素，而且患者患病越久，使用的劑量往往越大。

　　胰島移植

　　目前成功率不到六成

　　但牛的胰島素與人類(lèi)自身胰島素存在著(zhù)三個(gè)氨基酸層面的差異，用于治療時(shí)需要更大的劑量，且更容易產(chǎn)生藥物依賴(lài)(胰島素越打越多)。于是醫學(xué)界從上世紀70年代開(kāi)始進(jìn)行胰島移植。

　　胰島隱藏在胰腺內，體積微小僅150-400微米大小。人類(lèi)的胰腺含有75萬(wàn)-200萬(wàn)個(gè)胰島，經(jīng)過(guò)提純后一般只能保留20萬(wàn)- 50萬(wàn)個(gè)胰島?！半m然胰島也是器官，但和移植肝腎這樣的大器官不同。臨床胰島移植研究表明，1個(gè)胰島受者每1千克體重至少需要8000-10000個(gè)胰島，因此每個(gè)受者需要多個(gè)供體提供胰島，而供體本身非常有限，只能來(lái)源于腦死亡的供體，且很難保證同時(shí)獲得多個(gè)配型吻合的供體?！崩钚∑奖硎?，胰島移植本身在技術(shù)上沒(méi)有什么難度，只要將胰島放置在人類(lèi)皮下，保證其能和血液發(fā)生接觸即可，但器官來(lái)源太艱難了，正常的胰島移植需要同時(shí)植入2- 5個(gè)健康人提純的胰島，同時(shí)獲得這么大量的胰島，難度可想而知。

　　從捐獻者處獲得人類(lèi)胰島進(jìn)行移植，其實(shí)從1977年就開(kāi)始進(jìn)行嘗試。截至2012年，全世界一共有1400人接受了來(lái)源于人類(lèi)胰島的移植，也有越來(lái)越多的糖尿病患者脫離胰島素治療。但經(jīng)歷了多次探索發(fā)展，目前的移植成功率也就是58%的水平。與糖尿病患者的要求仍存在一定差異。

　　移植豬胰島

　　有效性低于人胰島移植

　　來(lái)源于人類(lèi)的胰島捐獻，太過(guò)艱難。醫學(xué)界將胰島的來(lái)源瞄準到了其他的動(dòng)物。同為哺乳動(dòng)物的人類(lèi)和豬、牛這些動(dòng)物，在基因層面的相似度非常高，超過(guò)80%。而具體到胰島、胰島素層面，差異就更加小。以牛為例，人、牛的胰島素差異只在三個(gè)氨基酸上的差異。而豬的，就只差了一個(gè)氨基酸，豬胰島素的基因編碼B鏈第30位為丙氨酸的密碼子G CC，而人類(lèi)胰島素的基因編碼在該處為A CG蘇氨酸，更為接近。

　　于是來(lái)自中國、新西蘭的醫生一直在進(jìn)行動(dòng)物源性的胰島移植研究。比如中南大學(xué)湘雅附三院的王維課題組對22例施行“豬-人”胰島移植的糖尿病患者進(jìn)行了復查。結果顯示：手術(shù)后20例患者的胰島素使用量減少了30%以上，屬“有效”；其中6例減少了50 %以上，達“顯著(zhù)療效”，其中1人脫離胰島素達一周之久，為“暫時(shí)治愈”。

　　這一研究的關(guān)鍵在于，直接移植豬的胰島，生物安全性問(wèn)題并沒(méi)出現。用了豬胰島的患者，并沒(méi)有因此更容易得豬流感或更容易感染豬鏈球菌。只是治療糖尿病的效果不如人胰島移植，畢竟兩者存在一個(gè)氨基酸的差異。

　　編輯豬胰島素基因

　　讓克隆豬攜帶人胰島

　　存在一個(gè)氨基酸的差異，那就用現在成熟的基因編輯技術(shù)對不同的地方進(jìn)行修改。中科院廣州生物醫藥和健康研究院的生物工程專(zhuān)家，決定就這么操作。而要讓修飾后的基因能夠穩定下來(lái)，讓小豬乃至小豬的子孫都變成攜帶有人胰島的純合子豬。類(lèi)似的基因修飾必須在小豬生命最初始的胚胎階段進(jìn)行，而且必須要應用到生物克隆技術(shù)。也就是說(shuō)，這些攜帶人類(lèi)胰島的小豬，都是克隆豬。

　　李小平、王可品兩位博士表示，從2012年開(kāi)始，他們就開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的研究?！霸趯?0-35天的小豬胎兒進(jìn)行處理后，我們先期得到了小豬的成纖維細胞?！毕乱徊?，就是用這些成纖維細胞，通過(guò)克隆技術(shù)替換豬卵子的細胞核。由于卵子細胞中，絕大多數的遺傳物質(zhì)都集中在細胞核中，研究團隊將成纖維細胞與豬卵細胞中的細胞核進(jìn)行置換。由此生成的新的豬克隆胚胎細胞，再植入到母豬的輸卵管中。剩下的懷孕、分娩工作，就由小豬的母親自己完成。

　　“要滿(mǎn)足醫學(xué)臨床試驗用途，還需要擴大繁殖這一種類(lèi)的豬群。畢竟一個(gè)I型糖尿病患者進(jìn)行的胰島移植，可能需要20頭左右的小豬來(lái)提供?！崩钚∑讲┦勘硎?，擴大繁殖后，屆時(shí)無(wú)論是用這些豬來(lái)生產(chǎn)人胰島素也好，還是只提純豬的胰島用來(lái)進(jìn)行胰島移植手術(shù)也好，都更加便利了。

　 除了提供胰島豬還能替人類(lèi)生病、試藥

　　這些豬胰島在移植進(jìn)入人體后，是否排斥更加強烈呢？李小平表示不會(huì )，所謂排斥，是指人體自身的免疫細胞對植入物的抵抗。在新的材料出現后，胰島移植所用的包裹材料已經(jīng)細微到了只有納米大小的孔徑。這一材料完全可以對植入的胰島進(jìn)行保護、隔離?！叭梭w的免疫細胞如T細胞、NK細胞根本無(wú)法穿透這么小的包裹材料，也就無(wú)法攻擊到植入的胰島?！?/p>

　　下一步，李小平稱(chēng)希望能夠在猴子這一靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物身上進(jìn)行基因編輯豬胰島的移植試驗。隨后在經(jīng)過(guò)臨床試驗后，投入到醫學(xué)領(lǐng)域用于治療糖尿病。兩位博士表示，現代醫學(xué)發(fā)現，在人類(lèi)所有的遺傳性疾病中，大多數疾病屬于明確的基因點(diǎn)突變疾病。在明確了發(fā)病原理后，科學(xué)家們已經(jīng)能通過(guò)豬等其他生物來(lái)模擬人類(lèi)的疾病了?！巴ㄟ^(guò)基因編輯技術(shù)，我們可以讓豬也患上地中海貧血、帕金森、衰老等疾病。然后反過(guò)來(lái)用現有的化合物來(lái)對動(dòng)物模型進(jìn)行治療。這就是模式生物在為現代醫學(xué)界選藥過(guò)程中發(fā)揮的巨大作用?！?/p>

　　注射胰島素

　　短效胰島素，吃了飯就要打一針；長(cháng)效胰島素，需要一天打兩針。在現階段治療糖尿病的關(guān)鍵還是打胰島素，而且患者患病越久，使用的劑量往往越大。

　　人類(lèi)胰島移植

　　從1977年就開(kāi)始進(jìn)行嘗試。截至2012年，全世界一共有1400人接受了人類(lèi)胰島的移植。但目前的移植成功率大約是58%。

　　豬胰島素“整形”

　　通過(guò)對小豬基因的編輯，該小豬和其子代、孫代出生的小豬都變成了分泌人類(lèi)胰島素的“親人(豬)”。經(jīng)過(guò)后續的研發(fā)，這一技術(shù)有望在5年內進(jìn)入臨床試驗，隨后進(jìn)入臨床應用。

　　出品：南方都市報科學(xué)新聞工作室 主持：陳養凱 采寫(xiě)：南都記者 王道斌 實(shí)習生 賴(lài)學(xué)韜 通訊員 黃博純

　　《南方都市報》2016年4月8日 科學(xué)版 文章來(lái)源

《南方都市報》2016年4月8日科學(xué)版