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华东师大学者在Nature子刊发表治疗胰岛素抵抗智能传感器的重要研究成果


发布时间:2016-12-22

  12月19日,国际知名学术期刊《自然-生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)在线发表了来自华东师范大学、瑞士苏黎世联邦理工大学等多家单位合作的题为“Self-adjusting synthetic gene circuit for correcting insulin resistance”最新研究成果。该项研究主要是利用合成生物学策略设计、构建了一种智能胰岛素传感器并能够用于诊断治疗胰岛素抵抗综合征。我校生命科学学院叶海峰研究员为该研究论文的共同第一作者兼共同通讯作者。来自瑞士苏黎世联邦理工大学的Martin Fussenegger教授(2016年4月被聘为华东师范大学荣誉教授)为本文共同通讯作者。


中瑞联合研究成果在《自然-生物医学工程》杂志发表

  随着生活水平的不断提高,人们的生活质量尤其是饮食方面有了显著的改善。但大量高脂、高糖食物的摄入,大大提高了人们患高血糖、高血脂等为特征的胰岛素抵抗综合症风险,严重影响了人们的健康安全。胰岛素抵抗是由于多种因素使胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降,机体代偿性的分泌过多胰岛素产生高胰岛素血症,以维持血糖的稳定。胰岛素抵抗易导致代谢综合征和II型糖尿病等代谢疾病。

  来自两校的研究者们为了实现胰岛素抵抗诊疗目的,利用合成生物学的策略,设计构建了一种智能胰岛素传感器,并应用于胰岛素抵抗综合症的诊疗。他们巧妙地设计、合成了一种能自我回馈调节的胰岛素传感器,可以高效识别血液中胰岛素水平,当血液里的胰岛素超过一定阈值后,其可以调控表达脂联素(Fc-adiponectin),从而缓解胰岛素抵抗症状起到治疗效果(下图)。

人工智能胰岛素传感器设计及其胰岛素抵抗治疗策略示意图

  为了验证该胰岛素传感器在体内长期的诊疗效果,他们成功筛选到了一株含有胰岛素传感器的稳转细胞系HEKIR-Adipo,通过微囊包裹技术,并移植到胰岛素抵抗性糖尿病、肥胖症、饮食诱导性肥胖症等多种高胰岛素血症小鼠模型中通过自动感应血液胰岛素浓度的变化,精准调控细胞表达脂联素(Fc-adiponectin),有效地降低血脂和血糖从而缓减胰岛素抵抗的症状。实验数据表明,该胰岛素传感器在体内可以长期监测胰岛素水平并协同表达脂联素,从而起到缓解胰岛素抵抗症状的治疗效果(下图)。该胰岛素感受器有利于治疗早期糖尿病。这种自给自足式的基因线路设计在监测某种代谢疾病标记物时能同时协调表达治疗药物,这样的治疗设计理念将有望引领未来个性化精准医疗新时代。

胰岛素传感器在胰岛素抵抗的肥胖模型鼠(ob/ob)体内长期诊疗效果


论文三位主要作者,从左至右:叶海峰,解明奇和Martin Fussenegger,叶海峰和Martin Fussenegger 为论文通讯作者

  叶海峰在博士和博士后期间(2007.8-2013.12)在瑞士苏黎世联邦理工大学师从国际知名合成生物学专家Martin Fussenegger教授,于2014年3月回国受聘为华东师范大学“紫江优秀青年学者”,担任生命科学学院研究员、博士生导师。主要从事合成生物学与生物医学工程领域的研究。2014年入选中央组织部“第十一批青年千人计划”,2015年获得国家自然科学基金委“优青”。

  Martin Fussenegger教授于2016年初被聘为华东师范大学荣誉教授。该研究获得了科技部重大研究计划、国家自然科学基金、上海市科委项目、青年千人计划以及华东师范大学人才队伍建设等经费资助。

  值得一提的是,10天前该团队还在Science杂志合作发表了一项关于人造胰岛细胞治疗糖尿病的突破性研究工作:“β-cell-mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control”。


参考文献:

1. Haifeng Ye* †, Mingqi Xie†, Shuai Xue, Ghislaine Charpin-El Hamri, Jianli Yin, Henryk Zulewski and Martin Fussenegger*, Self-adjusting synthetic gene circuit for correcting insulin resistance. Nat. Biomed. Eng. 1, 0005 (2016). Doi:10.1038/s41551-016-0005

2. Mingqi Xie, Haifeng Ye, Hui Wang, Ghislaine Charpin-El Hamri, Claude Lormeau, Pratik Saxena, Jörg Stelling, Martin Fussenegger*, β-cell-mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control. Science, 354,1296-1301 (2016)

  



图文、来源|生命科学学院 编辑|吕安琪


作者: | 信息来源:新闻网 | 浏览次数:806

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