生物激发的胰岛素可能比现有产品快三倍

犹他大学的研究人员发现，捕食性锥形蜗牛产生的胰岛素分子的结构可能是对目前速效治疗性胰岛素的改进。这一发现表明，由蜗牛产生的锥形蜗牛胰岛素可以在短短5分钟内开始工作，相比之下，目前可用的速效胰岛素只需15分钟。生物学家海伦娜·萨法维(Helena Safavi)是一篇描述9月12日出版的“ 自然结构与分子生物学”中的锥形蜗牛胰岛素的论文的合着者，他说，研究复杂的毒液鸡尾酒可以为新药的发现打开大门。

“你看看动物的动物会影响猎物的生理，你会以此为出发点，”她说。“你可以从毒液中获得新的想法。拥有已经发展的东西 - 这是一个巨大的优势。”与来自澳大利亚的同事一起，U生物化学家Danny Chou和Maria Disotuar以及生物学家Joanna Gajewiak和Baldomero Olivera为这项研究做出了贡献。

小而快

人胰岛素是一种在胰腺中产生并分泌的激素，有助于身体摄取葡萄糖。胰岛素分子由“A”区和“B”区组成。糖尿病紊乱起因于身体正常胰岛素产生的损害。对糖尿病最有效的治疗方法是注射合成胰岛素。

但是B区的一部分导致胰岛素分子粘在一起并形成六个胰岛素分子的聚集体。这就是胰岛素储存在胰腺中的方式。但注射胰岛素必须在做任何好事之前将其聚集成单个分子 - 这个过程可能需要长达一个小时。市场上速效最快的胰岛素Humalog仍然需要15-30分钟才能活跃起来。“理想的情况是将该区域从B链上移除”Safavi说。“但那时你完全废除了胰岛素活性。”

Chou，Safavi及其同事发现，由锥形蜗牛Conus geographus产生的胰岛素缺乏导致聚集的B区段。实验室对胰岛素受体的测试表明，尽管蜗牛胰岛素的效果不如人胰岛素，但它仍然有效，并且可能在五分钟内开始起作用。胰岛素作为武器

该地纹芋螺蜗牛是一种掠夺性的锥形蜗牛，吃鱼。C. geographus及其亲属已经开发出复杂的毒液，以迅速使猎物鱼瘫痪。一些蜗牛使用毒液使鱼的神经系统超载，使其进入“兴奋毒性休克”。其他人，包括C. geographus，将胰岛素和其他化合物一起分泌到水中，导致附近鱼类的血糖骤降并使鱼进入低血糖镇静状态。一旦鱼被击晕，蜗牛吞没并消耗它。

2015年，Safavi和U生物学教授Baldomero Olivera 描述了 C. geographus所谓的“ 武器化胰岛素 ”，适合快速行动。Safavi及其同事在8月16日发表于分子生物学与进化论文的相关论文中描述了武器化胰岛素如何快速进化以更有效地瞄准猎物。

“这是有道理的，因为蜗牛必须非常迅速地诱导其鱼类猎物中的胰岛素休克，所以它已经演变成非常快速的动作，”萨法维说。

让蜗牛胰岛素起作用

Safavi说，研究锥形蜗牛胰岛素的结构可以帮助研究人员改变人体胰岛素，使其失去自我聚集，但保留其效力。“现在我们可以看看人体胰岛素，看看我们是否可以让它更像蜗牛一样。”

该团队仍需要进行更多实验来测量蜗牛胰岛素或改良人胰岛素在注入生物体时的效果。鱼几乎立即受到影响，因为胰岛素通过鳃。在人类中，该过程可能需要几分钟的时间。

Chou研究人胰岛素用于人工胰腺装置，该装置可以自动输送胰岛素以响应血糖水平的变化，就像天然器官一样。第一代这样的设备可能在明年就可以使用。Cou蜗牛激发的胰岛素，虽然“仍然不如我们想要的人类使用，”周说，可以取代目前用于人工胰腺发展的速效胰岛素。

生物灵感

“这真的是从大自然中学习，”周说。萨法维同意。“人们认为制造毒品很容易，”她说。“但你从哪里开始?你必须对药物应该是什么样子，药物应该具有什么样的特性有一些想法，所以设计新药物非常困难。这就是为什么我们使用蜗牛毒液系统。 “