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合成生物学让“吃饼干治糖尿病”成为可能

发布时间： 2021-12-09

 　　作者：张佳星

　　北京大学药学院教授刘涛团队与华东师范大学叶海峰团队利用合成生物学技术开发出了一种新细胞，植入这种工程细胞的糖尿病小鼠，只要吃下特定的氨基酸饼干，就能提高胰岛素水平，进而降低血糖。

　　吃块饼干治糖尿病？这个很多“糖友”梦寐以求的情景出现在近日的国际顶级期刊《自然·化学生物学》上——北京大学药学院教授刘涛团队与华东师范大学叶海峰团队利用合成生物学技术开发出了一种新细胞。在他们的研究中，植入这种工程细胞的糖尿病小鼠，只要吃下特定的氨基酸饼干，就能提高胰岛素水平，进而降低血糖。

　　“这是首次将基因密码扩展技术用于细胞治疗。”论文通讯作者之一的刘涛告诉科技日报记者，吃下饼干的小鼠只需要90分钟就能降糖，和注射胰岛素起效时间相当。

　　吃饼干吹响胰岛素生产开工号

　　在“糖友”体内产生胰岛素，光靠吃“饼干”就可以吗？其实不是，饼干只是一把钥匙。

　　论文通讯作者之一、华东师范大学生命学院研究员叶海峰解释，生物体内有3个不编码氨基酸的密码子（也叫终止子，其功能是终止蛋白质翻译），通过人为改造可以让其中一个只听“饼干”的命令。

　　于是，改造过的密码子就有了双重身份——饼干里特殊的人工氨基酸一来，密码子配对，开启胰岛素的翻译过程，特殊的人工氨基酸一走，密码子还是“终止子”，整个流水线关闭。这才有了吃饼干合成胰岛素的完整治疗过程。

　　给人工氨基酸开条“专线快递”

　　但是问题又来了，饼干里的氨基酸在自然界里找不到，那自然也找不到匹配的运送系统。“原来负责转运氨基酸的信使RNA都有自己的密码子，就像京东物流负责运送京东的货物、顺丰快递负责运送顺丰的货物、圆通快递负责运送圆通的货物一样，现在多出来一个非天然的‘快递单’怎么办呢？”刘涛打了一个很形象的比方，为了解决这个问题，合成生物学又出手了。

　　“我们给人工氨基酸开通了一个‘专线快递’。”刘涛说，一种人工的合成酶能够把非天然的氨基酸送到“快递员”手上，即通过氨酰化反应，把非天然氨基酸与特定的转运RNA连接起来，将它直送到胰岛素的“装配生产线”上。

　　经过一系列“神操作”，饼干里的非天然氨基酸有如神助地直接成为生物体内胰岛素的重要组成部分。

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