华东师大摆脱注射药物 用智能手机控制LED照射稳定糖尿病

艾欧体(Aiouti)物联网资讯:1型糖尿病患者每时每刻在与疾病斗争,寻常的一日三餐对他们来说也是性命攸关的。就在上个月,据浙江在线报道,身患1型糖尿病的16岁浙江学生小健,因无法忍受每天注射胰岛素的痛苦,“任性”选择了民间“偏方”,结果不幸去世。

尽管1型糖尿病只占全球数亿糖尿病患者中的10%,但它多发于青少年。相对于2型糖尿病,1型糖尿病表现为体内胰岛素的绝对缺失。由于自身免疫病、遗传因素等原因,1型糖尿病患者的胰岛功能绝对缺乏,需要人为补充胰岛素来降低血糖,维持正常生活。他们要么是每天注射数次胰岛素,要么是随身携带一个胰岛素泵,通过皮下植入的塑料管输入胰岛素。

智能手机控制LED照射稳定糖尿病

日前华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室研究员叶海峰的团队在开发“全自动血糖监测仪和糖尿病治疗系统”上取得了重要突破:被植入特殊细胞和LED芯片的糖尿病小鼠,每天只需用智能手机上的APP操纵灯光照射,就能维持体内血糖水平稳定。这一成果发表在当地时间4月26日的《科学-转化医学》杂志上。

光遗传学工具:受光照控制的定制化细胞

叶海峰团队的这项研究,基于一项近年来备受关注的生物学技术:光遗传学(optpgenetics)工具。这项技术的核心内容是向生物体内植入一种特殊的植物基因,该基因能在不同波段光照的刺激下作出不同的反应,表达出研究人员需要的蛋白。

叶海峰团队通过向细胞植入这种植物基因,得到了他们需要的定制化细胞:可以在远红光的刺激下活泼地表达人类胰高血糖素样肽-1(2型糖尿病药物作用的靶点)或小鼠胰岛素。

接着研究人员将这种定制化细胞与远红光LED灯的水凝胶聚合体植入糖尿病小鼠背部的皮肤下。一旦配套的血糖仪监测到小鼠的血糖浓度突破阈值,系统就会通过蓝牙或无线网络点亮小鼠体内的LED灯,激活定制化细胞产生胰岛素。小鼠每天接受2到4小时的光照,体内的胰岛素在15天内都维持在正常水平。此外,在接受光照1-2小时后,糖尿病小鼠的血糖就能降到正常水平。

智能手机远程操纵

这项研究的一个亮点是,LED的光照时间和强度是由装载在智能手机上的一个安卓系统APP调节的。该智能应用可以读取血糖仪的测量结果,并据此来调节LED的光照时间和强度。

叶海峰说道,他受到了“智能家居”(smart home)这个概念的启发。在智能家居系统中,照明、供暖和电气都可以相互联动,并由智能手机或电脑软件远程控制。叶海峰最终想要实现的,是一个“全自动血糖监测仪和糖尿病治疗系统”,它负责全天候监控小鼠的血糖水平并给予及时的治疗。

该智能应用可以读取血糖仪的测量结果,并据此来调节LED的光照时间和强度。来源《麻省理工技术评论》这种能够被智能手机遥控的定制化光敏细胞开启了个性化、数字化、全球化精准医疗的新纪元。除了糖尿病之外,光遗传学工具在帕金森病和精神分裂症的治疗上也有用武之地,并有望首次使因视网膜色素病变而视力衰退的人群重获光明。

美国怀俄明大学的分子生物学家Mark Gomelsky认为,人类可以用一个LED手环替代植入体,但是这样的话,被编辑的定制化细胞就需要被单独注射到体内。因此关键在于患者需要隔多久注射一次细胞。不过鉴于美国食品药品管理局(FDA)刚刚批准全自动胰岛素泵进入市场,Gomelsky并不看好这项技术在美国的应用前景。另一些评论者担心这种智能手机控制的疗法可能会遭受黑客攻击。但叶海峰认为,软件工程师可以通过加密来轻松解决这个问题。

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