人工細(xì)胞用于代謝疾病診療

人工設(shè)計(jì)的細(xì)胞能夠感知代謝疾病的特異信號(hào)或人工信號(hào)，特異性表達(dá)報(bào)告分子或釋放治療藥物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生理代謝狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)典型疾病的診斷與治療。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用人類(lèi)的腎臟細(xì)胞（HEK-293?細(xì)胞），設(shè)計(jì)獲得了具有正常?β?細(xì)胞功能的人工?HEK-β?細(xì)胞。這種細(xì)胞可以直接感受血液中的葡萄糖濃度，當(dāng)血糖濃度超過(guò)一定閾值后，HEK-β?細(xì)胞便可以分泌足夠的胰島素用來(lái)降血糖。該團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了光控合成生物學(xué)線(xiàn)路，有效控制了糖尿病小鼠體內(nèi)的血糖濃度。此外，結(jié)合納米技術(shù)、生物技術(shù)與信息技術(shù)，可用射頻信號(hào)、手機(jī)程序等手段遠(yuǎn)程激活應(yīng)答調(diào)控系統(tǒng)，也可控制胰島素的釋放。這些研究為動(dòng)態(tài)調(diào)控人工細(xì)胞應(yīng)用于人類(lèi)糖尿病治療提供了有力支持。

華東師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一株含有胰島素傳感器的穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系?HEKIR-Adipo，并通過(guò)微囊包裹技術(shù)將其移植到胰島素抵抗性糖尿病、肥胖癥、飲食誘導(dǎo)性肥胖癥等多種高胰島素血癥小鼠模型中。人工細(xì)胞能高效識(shí)別、自我回饋調(diào)節(jié)血液中胰島素水平，當(dāng)血液里的胰島素超過(guò)一定閾值后，其可以調(diào)控表達(dá)脂聯(lián)素（Fc-adiponectin），從而緩解胰島素抵抗癥狀，起到治療效果。研究人員還設(shè)計(jì)合成了遠(yuǎn)紅光調(diào)控基因表達(dá)的定制化細(xì)胞，該定制化細(xì)胞在遠(yuǎn)紅光的照射下，可以被激活表達(dá)任何想要的報(bào)告基因或藥物蛋白基因，如產(chǎn)生綠色熒光蛋白或胰島素等。當(dāng)研究人員將遠(yuǎn)紅光控制胰島素表達(dá)的定制化細(xì)胞移植到糖尿病小鼠皮下時(shí)，給予糖尿病小鼠直接遠(yuǎn)紅光照射，可以激活皮下移植的細(xì)胞表達(dá)胰島素并起到良好的降血糖效果。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了糖尿病診療一體化智能控制系統(tǒng)：小鼠的血糖值由血糖儀讀取獲得后，可通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)發(fā)送到定制的智能控制器和智能手機(jī)中。當(dāng)血糖值高于預(yù)先設(shè)定的安全血糖閾值時(shí)，智能控制器可以點(diǎn)亮移植在小鼠體內(nèi)含有定制化細(xì)胞的水凝膠?LED?復(fù)合體，從而激活定制化細(xì)胞產(chǎn)生胰島素或?GLP-1?達(dá)到降血糖并維持血糖穩(wěn)定的作用，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷、精準(zhǔn)治療的目的。在另一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)將齊墩果酸（OA）的藥理學(xué)活性和胰高血糖素樣肽（shGLP-1）的改善胰島素抵抗、改善肝功能、改善胰腺功能完美集合起來(lái)。構(gòu)建優(yōu)化的基因線(xiàn)路，經(jīng)?OA?誘導(dǎo)可以精準(zhǔn)調(diào)控?shGLP-1?的表達(dá)，使得肝源性糖尿病模型小鼠的糖耐受、胰島素抵抗、高血糖癥、脂代謝紊亂，以及肝功能紊亂等多種代謝異常癥狀同時(shí)得到有效改善。