图片来源于Science官网

糖尿病在全世界范围内影响着数以百万计的人。糖尿病的典型特征是高血糖，随着时间的推移会导致严重的并发症，包括心血管疾病和肾功能衰竭。胰岛B细胞的作用是分泌胰岛素，一直以来科学家们期望能通过诱导生成胰岛B细胞来治疗糖尿病。在以往的研究中，科学家们通过在添加生长因子或通过基因调控诱导干细胞分化并成熟为胰岛B细胞。

12月8日，发表在Science上的新研究显示，埃塞俄比亚Martin Fussenegger教授领导的研究团队通过简单的工程学方法生产了人工模拟胰岛B细胞。并且人工模拟胰岛B细胞具备胰岛B细胞的所有功能，如测量血液中的葡萄糖浓度，产生大量的胰岛素有效降低血糖浓度。

研究人员以人肾细胞（HEK细胞）为细胞系，通过构建连接钙离子和激发转录级联信号的闭合回路，促进胰岛素控制基因的表达，实现对血糖浓度的调节。

在研究人员构建的人工模拟胰岛B细胞中：HEK细胞的天然葡萄糖转运蛋白将血液中的葡萄糖转运到细胞的内部。当血糖水平超过阈值时，钾离子通道关闭。膜上的电压分布发生改变，钙离子通道打开。随着钙离子进入细胞，HEK细胞的内在级联信号会被触发，导致胰岛素或GLP-1（促进胰岛素分泌的基因）的大量产生和分泌。

在糖尿病小鼠身上的实验结果显示，人工模拟胰岛B细胞治疗效果非常好，当经过改造的的HEK细胞植入糖尿病小鼠中时，这一细胞可持续工作三周，并产生足够多的胰岛素来调节血糖浓度。

另外，研究人员借助了苏黎世理工大学Jörg Stelling教授创建的计算机模型的帮助。 这一模型已被证实可以预测细胞行为。研究人员表示，实验的数据和使用模型计算出的数据几乎相同。

Fussenegger团队长期以来一直致力于研究利用生物技术治疗糖尿病。 几个月前，他们揭示了人体脂肪组织的干细胞可以分化成熟为胰岛B细胞，但这个技术成本非常大，所以实用性收到了限制。Fussenegger团队的新研究成本低且适合于所有糖尿病患者。

但是，这些人工模拟胰岛B细胞短时间内还不能应用到市场上，这一实验首先必须经历各种临床试验，才能用于人类。研究人员估计如无意外，这一研究可以在10年内到达市场。