图源：pixabay

　　我们都知道，胰岛素是一种蛋白质激素，参与调节碳水化合物和脂肪代谢，控制血糖平衡，可促使肝脏、骨骼肌将血液中的葡萄糖转化为糖原。一旦身体里缺乏有效的胰岛素，那么血糖会升高，严重会患有糖尿病。

　　为此，人们一直致力于寻找一种胰岛素似的特效药。

　　胰岛素治疗已经诞生了近100年。

　　1921年，弗雷德里克·班丁（Frederick Banting）与约翰·麦克劳德（John Macleod）首次成功提取到了胰岛素，不同种族哺乳动物的胰岛素分子的氨基酸序列和结构其实稍有差异，但仍然可以用来治疗，我国最先合成的是牛胰岛素，但其实猪胰岛素与人的最为接近。动物胰岛素是最早应用于糖尿病治疗的胰岛素注射制剂，但因为这些许的不同，依然容易发生免疫反应，比如过敏反应，并且由于其免疫原性高，容易出现胰岛素耐药性。

　　随后，生物技术的革命也带来了胰岛素的革命。

　　在20世纪80年代，我们有了第二代胰岛素：人们通过基因工程制造出高纯度的合成人胰岛素，其结构和人体自身份泌的胰岛素一样。但是，这种胰岛素仍然存在一些问题，比如必须要提前注射，而且夜里仍然有低血糖的风险。

基因工程 图源：pixabay

　　20世纪90年代末，科学家进一步研究了人胰岛素的结构和成分，重新修饰了肽链：同样利用基因工程的手段，改变胰岛素肽链上某些部位的氨基酸组合；改变等电点；增加六聚体强度；以钴离子替代锌离子；在分子中增加脂肪酸链，加大与白蛋白的结合。这种新型胰岛素可以进餐时服用，因而这个第三代胰岛素也被称为速效胰岛素。

　　尽管如此，胰岛素仍然不尽人意。胰岛素需要皮下注射，轻则每天注射一次，重则每天注射三次。

　　那么，胰岛素为什么不能口服呢？

　　就像开篇提到的那样，胰岛素属于蛋白类药物，一经口服后，我们的肠道内消化酶就会将其分解，当作当作蛋白质营养物质吸收，无法起到降血糖的作用。以往的研究者为了克服这一缺陷，设计了渗透增强剂、纳米颗粒胶囊和黏液粘附补丁等方法，然而，它们效果始终比不上注射给药。

　　现在，这个问题也得到了解决！

腔内展开微针注射器 图源：文献[2]

　　值得期待的是，今年10月，麻省理工学院的研究人员成功设计出了一种新型口服药物胶囊。

　　虽然说是胶囊，但其实它更接近一种注射器。研究人员将其称为腔内展开微针注射器。顾名思义，就是这种胶囊其实包含了一个微型的针头，里面装载了胰岛素。当它被吞服并到达小肠时，胶囊就会在肠内溶解，而载药的注射器就会被快速插入小肠组织中，释放药物以进入血液。

　　首先，这种胶囊比较特殊。

　　胶囊一般在胃部就会被分解，但小肠壁更适合药物的吸收。为了让药物可以安全抵达小肠，研究人员在胶囊表面涂了一种聚合物，这种聚合物可以抵抗得住胃酸环境也就是PH约为1.5-3.5的酸性值期间，而当胶囊到达小肠后，小肠的PH约为6，这种涂层会被分解，胶囊从而破裂。

　　胶囊的内部结构也很复杂。

　　这些胶囊直径9毫米，长度30mm，降解后会支开3支降解臂，每一支上面都有多个1毫米长的微型注射器，它们会刺入小肠组织的最外层，随后针头也会溶解，使药物释放出来。

　　研究人员还考虑到，这些支开的降解臂会阻塞小肠，因而这些用完的“手臂”也会被降解。

“胶囊”设备 图源：文献[1]

　　研究人员用与人体相似的猪做了实验。

　　他们将这些胶囊放入猪的体内空肠中，25分钟后，他们观察到胰岛素浓度达到峰值，并伴随低血糖发生——也就是说这些胶囊成功分解并向猪注射了胰岛素。

　　与我们之前的皮下注射相比，这种体内注射的方式吸收更快。

　　更可喜的是，猪没有产生药后的不良反应。它们成功将降解臂排出体外，并且服用一周后，猪的生活依旧，依然开开心心吃嘛嘛香。

　　事实上，这些年来胰岛素的服药方案一直在不断创新。口服胰岛素已经成为了研发人员不断探索的趋势，相信不久以后，糖尿病患者就可以用上这种更便捷高效的特效药。

原创稿件

制作 中国科学院大学 杨枭

审校 中山大学神经科学博士/中国科学院心理学研究所 博士后研究员 魏潇