《Nature》子刊：通过诱导基因表达，咖啡因竟成2型糖尿病治疗新希望！

糖尿病患者血液中葡萄糖含量高于正常水平，这可导致许多健康问题。目前的治疗方法包括增加细胞对胰岛素敏感性的药物，或者注射胰岛素以使更多的胰岛素供细胞使用。日前，研究人员开发了一种新的便利的方法，能在机体最需要胰岛素的时候获得更多的胰岛素。

来自瑞士苏黎世联邦理工学院和瑞士巴塞尔大学以及法国Institut Universitare de Technologie研究小组的研究人员报告了一种生物工程方法——通过咖啡因诱导哺乳动物设计细胞中的基因表达。他们发现，当暴露于咖啡因时，工程化产生胰岛素的胚胎肾细胞能够降低小鼠模型的葡萄糖水平。该论文发表在《Nature》杂志上。

研究人员并没有在外部添加胰岛素，而是设计了胚胎肾细胞来产生，不过只有当它们暴露于咖啡因时才有效。该团队选择了咖啡因，原因他们指出：咖啡因是一种很少出现在其他食物中的物质，因此摄入易于调节。

工程细胞覆盖了一种材料，可以保护它们免受免疫系统的侵害，然后将其植入已经设计为患有糖尿病的小鼠腹部的装置中。研究人员指出，在人（和小鼠）摄入糖或食物（能转化为蔗糖的）之后，葡萄糖水平趋于上升。因此，给予小鼠咖啡因的最佳时间应该在吃完之后。

小分子咖啡因无毒，且生产成本不高，仅存在于特定饮料中，如咖啡和茶。每天，全世界消费的咖啡超过20亿杯，使咖啡成为世界上最受欢迎的饮料之一，也是世界上最重要的经济作物之一。

2型糖尿病（T2DM）影响全球超过4亿人，相关健康成本每年约825亿美元。 由于T2DM的特征是餐后血糖水平持续升高，因此我们希望在每次餐后捕获咖啡因摄取的自然动态，以实现通过使用配备C- STAR递送合成人类胰高血糖素样肽1（shGLP-1），并以此来响应饮食摄入咖啡或其他含咖啡因的饮料。

利用常规文化习惯，基于这种系统的治疗应该能够无缝地融入人们的生活方式，因此这可能成为新一代个性化医疗可以建立的关键支柱。

由六聚体组装的六个胰岛素分子的高分辨率模型

通过咖啡因控制生物制药生产，无毒，价格低廉，只存在于特定饮料中，预计可通过将治疗与生活方式相结合来提高患者的依从性。

由于C-STAR系统对咖啡因的剂量依赖性反应，因此可以使用各种含咖啡因的饮料，从咖啡或茶到能量饮料，以触发系统。重要的是，无咖啡因的咖啡并不能激活C-STAR系统，因此C-STAR治疗的患者仍然可以在不激活植入物的情况下享用不含咖啡因的饮料。

本研究中使用的基于藻酸盐的微容器的持久性、功效和免疫保护功能已经在糖尿病临床试验中得到证实，为C-STAR细胞在人类中的应用铺平了道路。

咖啡因的潜在副作用是可能是微不足道的。据报道，事实上，咖啡中正常剂量的咖啡因反而对健康有益。即使每天服用高达400毫克的咖啡因也不会对成人产生太大的不良影响，因此广泛使用咖啡因来控制C-STAR细胞似乎可以实现。

作为饮料的天然成分，咖啡因（不同于大多数其他化学诱导剂）是大部分人口消费的流行兴奋剂。咖啡因便宜且易于合成，因此在成本方面比常用诱导剂雷帕霉素的非免疫抑制类似物更具优势。

大部分糖尿病患者不服从的主要原因是繁杂的指示、健忘和良好生活方式的中断等。由于是普遍存在的疾病，如2型糖尿病，而且还伴随着高度的不顺应，那么将诱导物加入常规消费饮料中可能是非常便利的。

基于所有这些理由，研究人员认为咖啡因是寻求最合适的基因表达诱导剂希望的最佳候选者。

研究人员承认，将这样的设备放入人体测试患者还有很长的路要走，不过同时，他们也注意到这种方法也可能适用于治疗其他疾病，这是非常有价值有意义的。

参考文献：

Daniel Bojar， Leo Scheller，Caffeine-inducible gene switches controlling experimental diabetes

（转化医学网360zhyx.com）