10月24日,以封面文章形式发表在国际著名学术期刊《科学·转化医学》(Science Translational Medicine,影响因子:17.2)上的一篇研究论文显示,除了传统的保健功效,绿茶现在有了一个全新的角色——细胞的“指挥官”。
《科学·转化医学》期刊封面
以华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室、华东师范大学医学合成生物学研究中心的叶海峰教授领衔,联合深圳市第二人民医院(深圳大学第一附属医院)驯化器官医学工程技术研究开发中心牟丽莎研究员共同解锁了绿茶治疗糖尿病的新功能。
华东师范大学叶海峰教授
众所周知糖尿病严重影响了人们的生活和健康,部分糖尿病患者甚至每天需要承受注射胰岛素的痛苦。我国的糖尿病患者超过1.14亿人。据统计,仅2017年我国与糖尿病相关的诊断治疗支出就达到约1100亿美元,占近13%的中国医疗总支出。其中,60岁以下因糖尿病死亡人数高达84万,这既意味着巨大的医疗负担。
2017国际糖尿病联盟 (IDF) 报告
绿茶在人体内的代谢产物之一是原儿茶酸(PCA)。该课题组巧妙地设计合成了一套原儿茶酸调控的转基因表达控制系统,并将其安装进细胞里,让细胞智能化。
原儿茶酸控制开关(PCA Switch)设计原理示意图。
你可以想象,当这种细胞被植入人体后,人们只需通过饮用定制浓缩绿茶,就可以激活细胞中特定基因的表达。这种细胞可以按需定制。植入这种智能化细胞后,人们就可以通过饮用绿茶,在体内生产特定基因编码的蛋白药物,例如胰岛素等。
微胶囊包裹的智能工程化细胞
研究人员通过灵长类动物实验得到验证,只需饮用原儿茶酸,就可以达到控制血糖的效果。而小鼠实验也证明,只需口服定制的浓缩绿茶或者原儿茶酸,便可定时定量地持续性获取胰岛素,控制体内血糖稳定,无需每天定时服用降糖药或者注射胰岛素。
PCA控制开关调控胰岛素或GLP-1表达治疗1型和2型糖尿病猴。
我国的糖尿病患者超过1.14亿人。据统计,仅2017年我国与糖尿病相关的诊断治疗支出就达到约1100亿美元,占近13%的中国医疗总支出。其中,60岁以下因糖尿病死亡人数高达84万,这既意味着巨大的医疗负担。这项研究成果仅在治疗糖尿病上就有广阔的应用前景。
美国生物学家乔治戴利曾评论:“相比于药物治疗为代表的20世纪,21世纪则是细胞治疗的时代”。随着一些独特细胞治疗产品的开发,细胞治疗被视为下一代医药。在细胞治疗的最近研究进展中,细胞上设计安装特殊用途的控制装置已成为细胞治疗的研究重点,这些装置可以被量身定做,促使细胞更加智能化地完成如基因编辑、精准治疗等各种任务。这类安装了控制装置的细胞被形象地称为“人工定制化细胞”,该类 人工定制化细胞疗法也被认为是下一代细胞疗法的支柱。然而,缺乏安全高效的控制装置是目前人工定制化细胞疗法转化为临床应用中的一大障碍。
论文第一作者博士研究生尹剑丽(左)和通讯作者叶海峰研究员(右)
叶海峰表示:“该研究让人们对绿茶有了颠覆性的认识,我们解锁了茶的新功能,这就是合成生物学的魅力。”
叶海峰课题组一直致力于寻找一种有益于健康的天然小分子,来调控细胞的行为和功能。利用合成生物学思想,课题组通过历时六年的努力,终于解锁了茶的新功能,巧妙地利用绿茶的次级代谢产物原儿茶酸(PCA),设计合成了原儿茶酸调控的转基因表达控制系统。
牟丽莎在接受记者采访时称,除了可以用于精准地递送药物来治疗糖尿病,本次开发的这一基因表达控制系统还可应用于其它代谢性疾病、免疫疾病、神经退行性疾病、肿瘤等领域,可以实现诊疗一体化,给药的时间和剂量精确化、个性化、自动化,为人工定制化细胞疗法转化为临床应用提供了一种新策略。
深圳市第二人民医院牟丽莎研究员
该研究让人们对绿茶有了颠覆性的认识,这就是合成生物学的魅力,它可以创造生命,可以赋予细胞和生命体新的功能。期待合成生物学可以帮助我们更多地去开发生命体新功能或生物多重可能性,拓宽生物的新时代。
有资深专家解读,这次研究成果的可贵之处在于已经在猴子身上已经得到验证,这也正是牟丽莎参与的部分。牟丽莎研究员表示,经过多年的努力,已经建立了完善的实验猴动物平台。所以,当牟丽莎在微信群公布此项好消息时,几个朋友已经迫不及待要“尝鲜”了。牟丽莎谦虚地说,我们还在猴子试验阶段。这个朋友说,你就把我当猴子吧。本项研究受到了国家自然科学基金委、上海市科委、深圳市卫健委三名工程的资助。
叶海峰教授简介:
叶海峰研究员于2007.8-2013.12在瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)从事博士和博士后研究工作。于2014年2月底回到母校华东师范大学先后受聘为“紫江青年学者”“紫江优秀青年学者”,担任生命科学学院,上海市调控生物学重点实验室研究员、博士生导师。叶海峰研究员主要从事合成生物学与生物医学工程领域的研究。2015年获得国家自然科学基金委“优青”资助。2019年4月推动成立华东师范大学医学合成生物学研究中心。叶海峰博士回国工作期间,带领自己的研究团队以通讯作者身份在Science Translational Medicine(2篇,均为封面文章)、Nature Biomedical Engineering、PNAS等著名杂志发表高质量研究成果。目前主持国家自然科学基金项目5项、上海市科委基础处合成生物学重大、重点专项各1项。参与国家科技部重大专项子课题1项。申请中国发明专利8项。同时担任中国生物工程学会合成生物学专业委员会委员、中国生物工程学会青年工作委员会委员、上海市生物工程学会第七届理事会理事、上海市生物工程学会合成生物学专业委员会副主任委员。
牟丽莎研究员简介:
现任深圳市第二人民医院转化医学研究院研究员,完成深圳市首例人胰岛移植。同时担任深圳市驯化器官医学工程技术研究开发中心执行主任,中华医学会器官移植学分会第七届委员会异种移植学组委员,广东省生物医学工程学会医疗机器人与人工智能分会委员,广东省生物医学工程学会青年学术分会委员,深圳市高层次领军人才,博士后合作导师。国家科技部重点研发计划评审专家,自然科学基金评审专家,广东省自然科学基金评审专家,深圳市科技评审专家。主持参与各级科研项目10余项,其中主持国家重点研发计划子课题1项、国家自然科学基金1项、广东省自然科学基金1项、广东省医学科学基金1项、中国博士后基金1项、深圳市学科布局项目1项,深圳市国际合作项目2项、深圳市基础研究计划1项和深圳市科技计划项目1项。在Cell Research、Human Genetics等杂志上以第一作者或通讯作者发表SCI论文37篇,授权发明专利7项。
编辑 刘桂瑶