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糖尿病患者注射胰島素調節血糖

胰島素注射向來使用在調節第一型糖尿病患者的血糖。Credit: NapInterrupted CC BY-ND 2.0

對於糖尿病的治療,生醫產品的發明從應用App管理追蹤飲食、量測血糖藥物釋放設計、體外給予胰島素到人工胰臟,從預防、診斷、治療整個醫療行為都跑過一遍,無論如何,最惱人和困難的就是如何維持正常的血糖。尤其對於第一型糖尿病患者而言,因為自身無法製造胰島素,幾乎得仰賴注射胰島素來維持血糖,當體內血糖過高,就需要胰島素來降低血糖,然而,如果胰島素過多,可能讓血糖過低,導致休克死亡。這個問題一直讓第一型糖尿病的患者,生活在擔心受怕中。如果胰島素不足,體內血糖過高,長期可能破壞體內器官。

現有的胰島素注射

近幾年,不少醫療大廠和研究室,開發有可以依據偵測出來的血糖量,來注射適量胰島素的設備,稱做是半自動人工胰臟,患者要帶一個小機器在身上,甚至結合手機App來追蹤管理血糖和胰島素需求。目前,這些提供患者注射的胰島素,都不會隨著血糖的濃度高低來反應,患者要藉由定時量測血糖,搭配飲食來計算胰島素的需要量,或者乾脆施打一種長效型胰島素,也就是讓血液裡總是有一些胰島素可以用,但都可能有過多或過少的危險。那如何能夠調整胰島素的量到剛剛好?

隨血糖濃度而反應的胰島素

美國麻州理工學院(MIT)的研究員,根據這個需求,設計了一種新型的胰島素,可對應血糖濃度而調整,是長效型胰島素的進化版。這種胰島素置放在人體內,只有當需要時,也就是血糖濃度過高時,才會開啟反應。如此可以避免不必要的胰島素作用而造成血糖過低的現象,甚至是休克死亡。首先,研究員在胰島素分子上加上疏水分子(hydrophobic),稱作脂肪域(aliphatic domain),它是一種長鏈的脂肪分子。如此可以增加胰島素在血液中循環的時間,確切原因仍然不明,有可能是這個脂肪長鏈和血液中的白蛋白(albumin)相結合,使得它不再與糖分子結合。此外,研究員也在胰島素上加上另一個化學物丙烯酸丁酯(PBA),可以和血糖(血中葡萄糖,glucose)結合。當血糖提高時,糖份和胰島素會開始結合,並啟動胰島素,進而刺激細胞吸收過多的糖份。目前這類想法的設計,總共有四種不同的分子,每一種都含有PBA,再搭配不同的化學改良,像是加上氟原子(flourine)和氮原子(N)。為了比較各種設計的不同,研究員量測了小鼠的血糖濃度對於葡萄糖突然增加時的反應,每隔數小時量一次,長達十小時。實驗結果發現,「PBA+flourine」的組合效果最好,獲得這種胰島素治療的小鼠,對於血糖突然增加的反應最快。

創新想法還需更進一步研究

這個想法的設計很好,讓患者能更有效率的控制糖尿病的血糖問題。這個新的胰島素發明,還在研究階段,若要進入臨床成為藥物可能還要數年時間,不過這樣的想法,確是糖尿病胰島素問題解決上很大的突破。


文章參考:MIT News
圖片來源:NapInterrupted@Flickr CC BY-ND 2.0
原文參考:PNSA


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。