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第471期(总第471期) 2017年6月30日   本期四版  上一期  下一期  更多期次  
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不打胰岛素,不吃降糖药 同济学子以糖治糖成果登上国际顶级期刊





  近日,一篇发表在国际顶级期 刊《美国化学会志》( JACS)上的题 为“ Sugar- Breathing Glycopoly- mersomes for Regulating Glucose Level”(《利用可呼吸糖的糖聚合 物囊泡调控血糖水平》)的论文引 发国际学术界和新闻界的高度关 注,美国化学会为此发布了新闻, 美国、英国各大媒体如美国《化学 与工程消息》,还有国际同行纷纷 咨询、点赞。英国诺丁汉大学的卡 梅伦·亚历山大( Cameron Alexan- der)教授认为该“以糖治糖”理念 非常聪明,美国麻省理工学院的生 物工程学家奥米德·魏思琪( Omid Veiseh)认为该思想“富有想象力和 创造力”。美国《学生科学新闻》 ( Science News for Students)的科 普作家凯瑟琳·赫利克( Kathryn Hulick)闻讯后第一时间采访了我 校材料学院杜建忠教授,将“以糖 治糖”的思想及其背后的故事以 《小小海绵可吸糖》为题改编成适 合12—16 岁青少年阅读的科普文 章。最初的想法是做一块“糖海绵”
  这是一篇怎样的文章,它的主 要研究者是怎样的一个人?
  坐在我面前的是一位漂亮的 90 后小姑娘,模样就如30 年代的 女大学生,很难把她和这篇深奥的 论文联系起来。“我进入杜老师课题 组是2013 年,那时开始接触这个课 题”,已经是研二的萧雨芬说,能不能 做一块“糖海绵”,就像海绵吸水一样 吸收体内多余的糖,需要时吐出来?
  说起来容易做起来难。2011 年杜建忠老师就有这个想法了,基 于丰富的化学和材料背景,加上生物学和医学知识,他萌发了从分子水平上设计聚合物并制备纳米球以治疗糖尿病的想法。有了想法,就得找人去实现,杜建忠先后让几位学生尝试开展这方面的工作,但都没有积极进展。
  “首先要做的工作是建模。”萧 雨芬说,一进入研究生阶段,杜老 师就把这个想法告诉我,让我开始 寻找合适的建构模型。那些日子 里,萧雨芬的脑子里整天琢磨的就 是用哪种聚合物的糖、何种蛋白 质,才能制造出想要的“糖海绵”。
  普通人可能不知道肝脏的糖 原转化过程。一般情况下,功能正 常的肝脏会将多余的葡萄糖转化 为肝糖原存储起来,当人体需要时 将肝糖原转化成葡萄糖,这一过程 由胰岛素调节控制。可是,当胰岛 素分泌不足或失去正常的调控能 力时,这一功能就失去平衡了。“因 此,我们设计一种糖海绵来模拟肝 脏的功能,葡萄糖浓度高时,可以 将其储存起来,在浓度低时再释放 储存的葡萄糖,以此达到调控葡萄 糖浓度的目的。”萧雨芬说。
  “糖海绵”是这样工作的“糖海绵”如何工作?萧雨芬 说,和海绵一样,我们用糖聚合物 (单糖或者多糖聚合在一起的一种 形态。生物里核糖、淀粉等都是,前 者是人体遗传信息载体,后者是为 生物提供能量中转的载体)跟一种 凝集素(刀豆中提取的一种能识别 葡萄糖的蛋白)相结合,构成海绵 体。当血糖浓度高的时候,凝集素 里的糖聚合物把位置让出来,体内 多余的葡萄糖就把位置占了,这就 相当于存储了葡萄糖释放 了糖聚合物(糖的置换), 但糖聚合物还在囊泡上, 对人体的血糖浓度是没有 影响的,这也就起了降血 糖的作用,这是一个很新 的思路。并且这种机制响应速度非 常快,当某处葡萄糖浓度升高,它 可以马上反应,把血液中多余的糖 通过“糖海绵”吸收掉。
  “吸收储存糖的物质找到了, 并且得到杜老师的肯定”,萧雨芬 说,经过一年多的反复试验,建模 终于获得成功,2016 年开始小鼠 实验。经过严格的医学程序,萧雨 芬在杜老师指导下,用研制的注射 液验证纳米级“糖海绵”的效果。没 有注射前,小鼠的血糖值超过 20mmol/ L,注射后很快降到 6 mmol/ L(毫摩尔/ 升,小鼠正常血 糖范围为6-8mmol/ L)左右,“注 射一次糖海绵可维持两天血糖平 衡。此外,囊泡在‘呼吸’葡萄糖过 程中大小明显变化;(下转第二版)
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  (上接第一版)这种现象还可用于血 糖值的监测,灵敏度很高。”萧雨芬 说。记者反复比较原初状态、吸饱糖 后的两个小球发现,吸饱糖后的纳 米球体积约为自然状态下的三倍。 “原创性课题做起来很难”
  “这是个原创性课题,世界上没 有先行者,做起来非常难,没有孜孜 不倦、百折不挠的精神是无法坚持 下来的”,杜建忠介绍,本科生做不 出来,因为课题涉及到有机化学、高 分子化学、材料、生物、医学等多学 科知识,还要了解糖尿病的成因并 能寻找对策;高层次学生手头事情 多、头绪多,难以集中精力,经过反 复掂量,我选择了萧雨芬专攻这个 课题。她很有灵性,很勤奋,关键是 她有明确的目标,而且信心很足。
  杜建忠说,萧雨芬的研究表明, “糖海绵”与胰岛素相比,不会出现 胰岛素疗法中的低血糖引起的惊 厥、昏迷,甚至休克等不良反应,且 持续时间长,若能投入临床使用可 很大程度上方便病人的生活。“目 前,我们正在研究注射一次管一星 期、一个月的糖海绵”,杜建忠说,成 功的可能性较大。糖海绵是个原创 性的成果,临床应用前景光明、广 阔,因此世界各地不断有投资人前 来咨询。我们现在要做的是优化配 方,尽早开展临床试验,争取早日造 福广大患者。
  “糖海绵是我硕士论文的一部 分,我在杜老师指导下,现在除了优 化配方开展临床外,正在做糖海绵的 拓展研究,想用它去杀肿瘤,实现癌 症的免疫疗法;也想用它去杀菌,实 现抑制耐药菌的作用;还想用它来模 拟生物蛋白的功能”,萧雨芬说。
  据了解,截至目前,萧雨芬为第 一作者的这篇论文关注度,在 JACS 近期发表的170 篇论文中排名第 一,在 JACS 迄今所发表的18500 篇论文中排名第16;境外20 多家、 我国《科技日报》《中国科学报》等数 十家媒体纷纷报道了这一成果。 (程国政)
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