LIGO重启再探引力波,屠呦呦团队的青蒿素或可治糖尿病

英国《自然》旗下新刊《自然·生物医学工程》近日在线发表的一篇论文,描述了一种由全新方法合成的不含抗原的糖尿病药物,不但能大幅延长药物在小鼠体内的作用时间,还消除了患者体内有预存抗体导致的药物副作用。

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由我国药学家屠呦呦和她的团队研制出的青蒿素药物至今仍然是世界范围内最主要的抗疟药物,成功挽救了数百万人的生命。12月1日,在线发表于美国Cell杂志上的一项突破性研究表明,这一药物或许还可以拯救数亿糖尿病患者。来自奥地利科学院CeMM分子医学研究中心等机构的科学家,利用一种特别设计的、全自动化的分析,科学家们检测了大量已批准药物对人工培养的α细胞的作用。结果惊喜地发现,青蒿素能够让产生胰高血糖素的α细胞“变身”产生胰岛素的β细胞。

在以往研究中科学家们发现,用惰性的生物相容性聚合物,譬如聚乙二醇(一种灵活的链状分子,也被称为PEG)来修饰药物,能减少药物与免疫系统的相互作用。一些常用药都使用了PEG修饰,但长期接触PEG会导致免疫系统对其产生抗体,从而降低PEG修饰药物的临床疗效,并增加副作用风险。

位于华盛顿汉福德的LIGO干涉仪在经过近1年的调整后重新投入工作。图片来源:Caltech/MIT/LIGO
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该研究的通讯作者StefanKubicek表示,胰岛素的绝对和相对缺乏以及胰高血糖素信号通路的过度活化是导致糖尿病的两个主要原因。用能够分泌胰岛素的新细胞取代患者体内被破坏的β细胞有望成为治愈Ⅰ型糖尿病一种简单的策略。多年来,为了实现这一点,全球各国的研究人员利用干细胞或成熟细胞尝试了多种方法。值得注意的是,先前有研究表明,当β细胞极度缺失时,α细胞能够补充胰岛素产生细胞。在这一转换过程中,表观遗传调控分子Arx被鉴定为关键分子。然而,科学家们只是在活体模式生物中观察到了这一效果,是否周围细胞的其他因素也发挥了作用完全是未知的。

此次,美国杜克大学生物医学工程科学家阿苏托什·契科蒂及其同事发现,含聚合物的乙二醇短链可以组成灵活的棒状分子刷,将其添加到Ⅱ型糖尿病药物exendin-4中,就能消除修饰药物对患者来源的PEG抗体的反应。

在被评为物理学历史上最伟大发现之一的14个月后,寻找引力波的试验又再度开始。引力波是由一些宇宙中最“暴力”事件引发的时空涟漪。它被认为是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”,它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。

为了排除这些因素,Kubicek的研究小组与诺和诺德小组合作,设计了特殊的α和β细胞系,从所处环境中分离出它们后进行分析。研究证明,Arx缺失足以赋予α细胞新“身份”,并不依赖于机体的影响。接着,科学家们开始探索青蒿素重塑α细胞这一作用背后的分子模型。结果证实,青蒿素结合了一个称为gephyrin的蛋白。Gephyrin能够激活细胞信号的主要开关——GABA受体。随后,无数的生物化学反应发生变化,导致了胰岛素的产生。同日,发表在Cell上的另一项研究表明,在小鼠模型中,注射GABA也能导致α细胞转化为β细胞,表明两种物质靶向了相同的机制。

研究人员还发现,改进后的聚合物修饰药物,在血液中的循环时间更长。实验显示,在小鼠中,一次注射就能在5天内维持正常的血糖水平,而原来的药物只能维持6小时。论文作者表示,他们的药物修饰方法是一项提升糖尿病治疗安全性和有效性的划时代技术。

2015年9月14日,物理学家使用激光干涉引力波天文台——位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的一对巨大设备——发现了一组引力波,后者来自于两个彼此盘绕的巨大黑洞。

青蒿素的长期作用需要进一步测试。StefanKubicek认为:人类α细胞的再生能力还是未知的。此外,新的β细胞必须不受免疫系统的攻击。但我们相信,青蒿素的发现以及它们的作用模型可以为开发Ⅰ型糖尿病的全新疗法奠定基础。

目前,人类尚无根治糖尿病的方法,只能通过多种治疗手段控制该病发展。在所有糖尿病患者中,Ⅱ型糖尿病占90%以上。和Ⅰ型糖尿病相比,Ⅱ型患者体内产生胰岛素的能力并非完全丧失,而是处于一种相对缺乏的状态。

LIGO的研究人员在今年1月12日结束此次观测之前,又发现第二个黑洞正在合并。如今,在11个月之后的11月30日上午,经过这么长时间的调整与优化,LIGO干涉仪又开始采集数据了。

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