糖尿病曾经是一种无法治愈甚至可致命的疾病,患者只能通过苛刻的饮食限制来延缓疾病的进展,甚至有部分患者死于饥饿。直到1921年,加拿大科学家Frederick Banting进行了一系列动物实验,发现并成功提取到了胰岛素,并于1922年应用于临床。胰岛素的发现和应用挽救了大量糖尿病患者的生命。至今,胰岛素注射仍然是糖尿病患者的主要治疗方式。
Frederick Banting(右)、助手Charles Best(左)与试验犬(来源:University of Toronto)
一百年后的今天,仍然没有任何药物治疗可以阻止或逆转糖尿病的进展,像司美鲁肽这类降糖热门药物也只能延缓糖尿病的进展。先前的研究中发现,使用胰岛素强化治疗有可能改善血糖控制,缓解糖尿病,但这一疗法也可能会导致体重增加,或出现更严重的副作用,如患者血糖急剧下降的风险发生增加,这有可能使患者陷入意识不清。在胰岛素发现100周年之际,1月27日,Nature发表了一项糖尿病领域的里程碑研究,来自德国慕尼黑工业大学Helmholtz Zentrum Muenchen和德国糖尿病研究中心的研究人员发现了一种新型的、可成药的胰岛素抑制受体(作者命名为incepter),对这一受体功能进行阻断会导致胰腺β细胞中胰岛素信号通路的敏感性增加。
来源:Nature
本项研究重点是开发治疗糖尿病的再生方法,用于补充和替代经典的免疫和代谢疗法。所发现的胰岛素抑制受体是β细胞的保护和再生疗法中一个很有前景的分子靶点,而且,采用再生疗法不会发生类似胰岛素强化治疗所导致的意外副作用。"胰岛β细胞自身的胰岛素抵抗会引发糖尿病,使β细胞变得对胰岛素敏感的疗法可能会使糖尿病患者免受β细胞丧失和衰竭的影响。"论文通讯作者Heiko Lickert教授说道。研究人员在小鼠实验中观察到,胰岛素抑制受体(incepter)可以抑制INSR-IGF1R(INSR:胰岛素受体;IGF1R:胰岛素样生长因子1受体)的活化。值得注意的是,这一受体在糖尿病中表达上调,通过阻断胰岛素信号传导,可能会导致胰岛素抵抗。
胰岛素抑制受体(黑色)使胰腺β细胞上的胰岛素受体(彩色)脱敏,蓝色为胰岛素(来源:Helmholtz Zentrum München)
研究小组尝试从基因或药理方面抑制胰岛素抑制受体,来探究胰岛素抑制受体的功能。结果表明,成年小鼠和离体胰岛中β细胞的胰岛素抑制受体特异性敲除后,INSR–IGF1R的激活和β细胞增殖发生增加。
β细胞敲除胰岛素抑制受体后,小鼠葡萄糖耐受量更高,β细胞增殖增加(来源:Nature)
从机理上讲,胰岛素抑制受体与INSR–IGF1R相互作用以促进网格蛋白介导的内吞作用,导致INSR和IGF1R脱敏。研究人员利用靶向受体胞外域的单抗阻断这种物理相互作用,可以维持β细胞中INSR–IGF1R的活化。
使用单抗阻断胰岛素抑制受体功能,维持β细胞中INSR–IGF1R活化(来源:Nature)
"结果正是我们所希望的,胰岛素信号和功能性β细胞的数量都增加了。这使得胰岛素抑制受体成为一个非常有希望的靶点。"论文第一作者Ansarullah说道。"Frederick Banting在100年前的诺贝尔获奖演讲中指出了胰岛素不是治疗糖尿病的方法,而是治疗糖尿病症状的一种方法。未来我们的研究目标是在胰岛素抑制受体发现的基础上,开发出能使β细胞再生的药物。1型和2型糖尿病患者都可能会因此获益,以及最终走向糖尿病的缓解。"Lickert教授表示。1# Ansarullah, Jain, C., Far, F. F. et al. Inceptor counteracts insulin signalling in β-cells to control glycaemia. Nature (2021)2# Diabetes: Neue Entdeckung könnte die Behandlung künftig verändern(来源:Helmholtz Zentrum München)3# Louis Rosenfeld. Insulin: Discovery and Controversy. Clinical Chemistry (2002)