國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》（Science Translational Medicine）網(wǎng)站，近日發(fā)表了華東師范大學(xué)研究員葉海峰團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。該研究首次實(shí)現(xiàn)了通過(guò)智能型手機(jī)超遠(yuǎn)程調(diào)控治療糖尿病，有望為今后臨床上診療一體化、精準(zhǔn)治療糖尿病提供新思路與新策略。

♦    左：本研究通訊作者葉海峰研究員；右：本研究第一作者邵佳偉

近年來(lái)，隨著行動(dòng)通訊技術(shù)的不斷革新，智能型手機(jī)快速發(fā)展，也成為行動(dòng)醫(yī)療不可或缺的一部分，已應(yīng)用在血糖監(jiān)控中。但是，目前對(duì)糖尿病患者僅有診斷和檢測(cè)功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)治療。因此，華東師大生命科學(xué)學(xué)院的葉海峰研究員團(tuán)隊(duì)巧妙地將合成生物學(xué)與電子工程學(xué)相結(jié)合，開發(fā)了一種集糖尿病診斷和治療為一體的智能診療新系統(tǒng)。

♦    集糖尿病診斷和治療為一體的智能診療新系統(tǒng)

該系統(tǒng)有兩大功能特點(diǎn)：第一，研究人員可通過(guò)手機(jī)ECNU-TeleMed app超遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)紅光亮度來(lái)調(diào)控基因表現(xiàn)量；第二，糖尿病白老鼠血糖高低訊號(hào)，可以被轉(zhuǎn)化翻譯成遠(yuǎn)紅光亮度來(lái)調(diào)控基因表現(xiàn)量。

♦  通過(guò)智能手機(jī)控制遠(yuǎn)紅光響應(yīng)的工程化細(xì)胞達(dá)到糖尿病半自動(dòng)化治療的設(shè)計(jì)示意圖

首先，研究人員利用合成生物學(xué)理念，設(shè)計(jì)合成了遠(yuǎn)紅光調(diào)控基因表現(xiàn)的定制化細(xì)胞，該改造細(xì)胞在遠(yuǎn)紅光的照射下，可以產(chǎn)生任何想要的報(bào)告基因或藥物蛋白，例如綠色熒光蛋白或胰島素等。

♦   遠(yuǎn)紅光調(diào)控基因表達(dá)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖及其調(diào)控報(bào)告基因表達(dá)的動(dòng)力學(xué)特征研究

當(dāng)研究人員將遠(yuǎn)紅光控制胰島素表現(xiàn)的定制化細(xì)胞，移植到糖尿病老鼠皮下時(shí)，給予糖尿病老鼠直接遠(yuǎn)紅光照射，可以啟動(dòng)皮下移植的細(xì)胞產(chǎn)生胰島素，并起到良好的降血糖效果。利用該治療方法，糖尿病鼠只需要每天光照2-4小時(shí)，就可以把血糖維持在正常水平并長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月時(shí)間。

♦   遠(yuǎn)紅光直接照射糖尿病小鼠皮膚，可激活皮下移植的光響應(yīng)的工程化細(xì)胞表達(dá)胰島素，從而達(dá)到降血糖治療糖尿病的效果。

研究人員采用了多學(xué)科聯(lián)合設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步設(shè)計(jì)、開發(fā)出糖尿病診療一體化智能控制系統(tǒng)。使用血糖儀測(cè)出老鼠的血糖值后，可通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳送到特制的智能控制器（Smart Controller）和智能型手機(jī)中。當(dāng)血糖值高于預(yù)先設(shè)定的安全血糖閾值時(shí)，智能控制器可以點(diǎn)亮移植在老鼠體內(nèi)、含有定制化細(xì)胞的水凝膠LED復(fù)合體(Hydroge LED)，從而觸發(fā)定制化細(xì)胞產(chǎn)生胰島素或GLP-1，達(dá)到降血糖并維持血糖穩(wěn)定的作用。此外，當(dāng)手機(jī)顯示異常時(shí)，亦可以強(qiáng)制控制智能控制器，進(jìn)行優(yōu)化方案治療。

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(shuō)，相較于將圓盤植入人體皮膚，透過(guò)配戴LED手環(huán)也能達(dá)成同樣效果，而且更簡(jiǎn)單。不過(guò)，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。
 
Gomelsky教授認(rèn)為，華東師大的技術(shù)可能不是治療第1型糖尿病的最佳方法，畢竟，美國(guó)食品藥物管理局（FDA）去年才剛批準(zhǔn)了第一臺(tái)全自動(dòng)胰島素注射器上市。但他認(rèn)為，該技術(shù)可以用來(lái)遠(yuǎn)端控制細(xì)胞產(chǎn)生基因改造的藥物，用于其他疾病的治療。

來(lái)源： 華東師范大學(xué)

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