糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

本文来自微信民众号: 学术经纬(ID:Global_Academia),本文由药明康德内容团队编辑,原标题:《糖尿病治疗迎来两项打破!中科院研讨团队本日<细胞><科学>同时发文》。  

不管在环球照样在中国,糖尿病都是要挟人们康健的一种主要慢性病。环球凌驾4亿的糖尿病患者人群中,中国患者占了近1/4。

本日,我们很愉快地看到,在顶尖学术期刊《细胞》和《科学》的最新一期上,以中国科学院为主要研讨机构的两支科研团队,为糖尿病新疗法的开发做出两项主要打破。这篇文章中,学术经纬将向列位读者引见这两篇论文。

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

登载在《细胞》上的这项重磅研讨,由中科院上海生物化学与细胞生物学研讨所曾艺博士领衔,首创性地竖立了胰岛类器官体外历久扩增造就体系。

我们晓得,胰岛素关于调控血糖浓度不可或缺。而胰岛β细胞是制作胰岛素的唯一细胞泉源,这些细胞受损或丧失,会致使糖尿病。胰岛移植被认为是一种有远景的治疗计划,可器官供体的泉源极为有限。因而,科学家们正在尝试如安在体外造就出大批有功用的β细胞。

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

▲曾艺博士是这项研讨的通信作者(图片泉源:课题组主页)

在这项研讨中,科学家们起首审定出一类具有干细胞特性的成体胰岛细胞,为体外造就获得了先决条件。经由过程高通量单细胞RNA测序对成年小鼠的胰岛举行剖析,研讨团队发明,有一群以表达外表蛋白C受体(Procr)为标志的新细胞范例。进一步的遗传谱系示踪试验证实,这群细胞可以经由过程扩增,继承发生种种有内分泌功用的胰岛细胞,包含胰岛β细胞。

在分选出Procr+细胞的基本上,研讨职员胜利竖立了一个可以历久扩增造就的体外类器官体系。这类“人工胰岛”,不仅在细胞构成和份子特性上与真正的小鼠胰岛十分相似,而且可以疾速相应葡萄糖的刺激、分泌胰岛素。它们可以在体外造就20代以上,细胞数目坚持指数增进。当把这些体外造就的胰岛类器官移植到糖尿病小鼠体内后,小鼠的血糖程度胜利恢复一般!

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

▲研讨示意图(图片泉源:参考资料[1])

因而,这项事情竖立的新模子,不仅可以经由过程模仿真正的器官让科学家们研讨胰岛细胞的增殖、分化等特性,而且有望在体外获得大批可以制作胰岛素的胰岛β细胞。关于将来的糖尿病再生治疗,这项研讨的主要意义显而易见。

另一项登载于最新一期《科学》杂志的研讨,重点关注人类胰高血糖素受体(GCGR)的构造特性。

研讨的通信作者为中科院上海药物所的吴蓓丽研讨员、赵强研讨员,中科院生物物理研讨所的孙飞研讨员,以及澳大利亚蒙纳士大学(Monash University)的Denise Wootten传授。

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

▲本研的四位通信作者吴蓓丽博士、赵强博士、孙飞博士和Denise Wootten博士(图片泉源:研讨机构主页)

胰高血糖素可以触发肝脏开释葡萄糖,关于机体坚持稳定的葡萄糖程度至关主要,它可以增添能量消耗,但高程度会引起糖尿病。与胰高血糖素连系的受体,作为一种G蛋白偶联受体(GPCR),在细胞信号转导过程当中发挥主要作用,经由过程与细胞内差别范例的G蛋白连系,介导多项生理功用。因而,胰高血糖素受体成为了治疗2型糖尿病和肥胖症的主要药物靶点。

在这项研讨中,科学家们应用冷冻电镜手艺,剖析了人源GCGR和胰高血糖素离别与两种G蛋白构成的两种复合物的构造。

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

两种G蛋白具有相反的生物活性,离别是抑止型G蛋白(Gi)和激活型G蛋白(Gs)。试验效果显现,胰高血糖素受体经由过程一样的口袋与这两种G蛋白相互作用,但具有差别的连系形式。个中,与Gs相互作用的界面更大,使得Gs与受体的连系亲和力更高,为受体优先Gs连系供应了构造基本。

依据受体与Gs和Gi离别连系的复合体构造,科学家们采纳突变、G蛋白激活和细胞信号转导等多种手艺,研讨了胰高血糖素受体中辨认G蛋白的症结残基。而这些有关受体活化和G蛋白特异性的新发明,可认为抗2型糖尿病药物的研发职员供应主要依据,设想出更有选择性的配体,经由过程阻断特定的信号通路削减药物的副作用。

糖尿病患者福音,中科院研讨迎来两项打破

▲与胰高血糖素(左上角)绑定的活性GCGR,离别连系Gs(三个亚单元为橙、灰、蓝色)和Gi(三个亚单元为红、灰和蓝色)两类G 蛋白

(图片泉源:参考资料[4],作者:韩硕)

研讨机构的消息指出,“这些构造为G蛋白偶联受体与差别范例G蛋白相互作用的形式初次供应了细致的份子图谱,并出人意表地展现出G蛋白特异性的诸多份子特性,从而极大加深了我们对GPCR信号机制的明白。”

我们祝愿这些科学家获得的主要希望,也期待不停打破的科学发明可以造福更多糖尿病患者。

参考资料:

[1] Daisong Wang et al., (2020) Long-Term Expansion of Pancreatic Islet Organoids from Resident Procr+ Progenitors. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.048

[2] Anna Qiao et al., (2020) Structural basis of Gs and Gi recognition by the human glucagon receptor. Science. Doi: 10.1126/science.aaz5346

[3] Researchers Identify Pancreatic Islet Progenitors and Establish Long-term Expansion Culture System of Islet Organoids. Retrieved Mar. 20, 2020, from http://english.cas.cn/newsroom/research_news/life/202003/t20200319_231571.shtml

[4] Glucagon Receptor Structures Reveal G Protein Specificity Mechanism. Retrieved Mar. 20, 2020, from http://english.cas.cn/newsroom/research_news/life/202003/t20200316_231405.shtml

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