來自中國的幾位科學(xué)家們利用智能手機(jī)和光遺傳學(xué)技術(shù)精確地控制細(xì)胞為患糖尿病的小鼠輸送胰島素。該技術(shù)還可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測糖尿病人的血糖水平，從而自動(dòng)產(chǎn)生所需的胰島素，將食物中的糖分轉(zhuǎn)換為人體可用能量。
研究人員基于植物中發(fā)現(xiàn)的光敏基因改造了一些人類細(xì)胞，然后通過無線供電的紅外LED燈激活這些細(xì)胞按需產(chǎn)生胰島素。這些LED燈和改造的細(xì)胞被集成到一個(gè)微小的柔性圓盤上并植入到小鼠的背部。
他們還開發(fā)了專門的安卓手機(jī)App，來控制LED燈的開關(guān)和光強(qiáng)。通過每天給予將糖尿病小鼠約4小時(shí)的光照，研究人員發(fā)現(xiàn)連續(xù)15天小鼠血液中的胰島素水平穩(wěn)定在正常水平。
研究人員利用智能手機(jī)控制植入到小鼠背部的LED圓盤亮度
相關(guān)研究成果發(fā)表在了《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》期刊上，作者們說這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈感來源于“智能家居”概念，利用手機(jī)或者電腦遠(yuǎn)程控制所有的照明，加熱和電子設(shè)備?？蛇h(yuǎn)程控制的細(xì)胞將為個(gè)性化、數(shù)字化和全球化精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的新時(shí)代開路導(dǎo)航。
來自華東師范大學(xué)的教授葉海峰是該研究的作者之一。他說他的目標(biāo)是建立“一個(gè)全自動(dòng)血糖監(jiān)測儀和糖尿病治療系統(tǒng)”，可以每天24小時(shí)不間斷地監(jiān)測糖尿病，并通過智能手機(jī)共享數(shù)據(jù)。
懷俄明大學(xué)分子生物學(xué)家Mark Gomelsky針對(duì)此次研究撰寫了一篇評(píng)論。他說，在人體內(nèi)，我們可以用LED手鐲來代替植入式圓盤，而改造的細(xì)胞仍然需要單獨(dú)注射到體內(nèi)。目前這種改造細(xì)胞需要多久注射一次仍不清楚。
糖尿病分為1型糖尿病和2型糖尿病。1型糖尿病屬于發(fā)病率較高的疾病，根據(jù)美國糖尿病協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，美國約有125萬名兒童和成年人患有1型糖尿病。在1型糖尿病中，胰腺不能產(chǎn)生足夠的胰島素將糖或葡萄糖轉(zhuǎn)化為人體所需能量。所以目前1型糖尿病患者每天都需要多次注射胰島素，或者隨身攜帶胰島素泵，通過將插入皮下的細(xì)塑料管輸注胰島素。
Gomelsky教授認(rèn)為，華東師大的技術(shù)可能不是治療1型糖尿病的最佳方法，因?yàn)?，美國食品藥品管理局去年剛剛批?zhǔn)了第一臺(tái)全自動(dòng)胰島素泵上市。但是該技術(shù)可以用來遠(yuǎn)程控制細(xì)胞產(chǎn)生其他基因改造的藥物，用于其他疾病的治療。
而該手機(jī)控制療法面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)就是安全，因?yàn)槭謾C(jī)有受到黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。但葉海鋒教授稱，這不是個(gè)大問題，只需軟件工程師安裝加密密鑰即可解決。
光遺傳學(xué)是此次技術(shù)中的關(guān)鍵。光遺傳學(xué)是利用光敏蛋白來調(diào)節(jié)體內(nèi)生物活性的新興領(lǐng)域，被認(rèn)為可以用于許多疾病的治療，包括帕金森氏癥和精神分裂癥。目前，光遺傳學(xué)的首次人體測試正在規(guī)劃中，它將幫助色素性視網(wǎng)膜炎患者恢復(fù)視力，這是一種可以導(dǎo)致失明的退行性眼病。但是光遺傳學(xué)目前還處于發(fā)展的初級(jí)階段，其中面臨的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)是使用哪種類型的光頻，以及如何以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度來激活細(xì)胞。
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