Cell重大突破：「諾獎得主」青蒿素或可治療糖尿病！

Immunofluorescence image of sectioned human islets treated with 10 mM artemether co-stained for nuclei (blue), ARX (white), glucagon (red) and C-peptide (green). Credit: Cell Press/Stefan Kubicek, CeMM

目前，糖尿病已成為全球最嚴重的公共衛生問題之一。據國際糖尿病聯盟去年公布的數據顯示，2015年全球成年糖尿病患者數量已達4.15億。胰島素的絕對和相對缺乏以及胰高血糖素信號通路的過度活化是導致糖尿病的兩個主要原因。

兩類關鍵細胞

正常人血糖濃度的調控主要是由胰島素和胰高血糖素這兩個激素在多個層次相互制約而實現的。由胰島β細胞產生的胰島素促進血糖的吸收，從而降低血糖濃度；而由胰島α細胞產生的胰高血糖素通過肝臟進行內源血糖的合成，升高血糖。在胰島中，胰島素和胰高血糖素會根據血糖的濃度相互制約對方的分泌，從而達到血糖濃度的穩定。

用能夠分泌胰島素的新細胞取代患者體內被破壞的β細胞有望成為治癒1型糖尿病一種簡單的策略。多年來，為了實現這一點，全球各國的研究人員利用幹細胞或成熟細胞嘗試了多種方法。值得注意的是，先前有研究表明，當β細胞極度缺失時，α細胞能夠補充胰島素產生細胞。在這一轉換過程中，表觀遺傳調控分子Arx被鑒定為關鍵分子。

青蒿素的驚喜發現

12月1日，在線發表於Cell雜誌上的一項研究中（論文題目：Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair α Cell Identity），來自奧地利科學院CeMM分子醫學研究中心等機構的科學家發現，摘得2015年諾貝爾生理學或醫學獎的青蒿素能夠實現α細胞向β細胞的轉變，為糖尿病治療帶來了新的驚喜。

由我國藥學家屠呦呦和她的團隊研製出的青蒿素藥物至今仍然是世界範圍內最主要的抗瘧藥物，成功挽救了數百萬人的生命。

在這一研究中，利用一種特別設計的、全自動化的分析，科學家們檢測了大量已批准藥物對人工培養的α細胞的作用。結果發現，青蒿素改變了α細胞的表觀遺傳程序，誘導這些細胞的生化功能發生了重要的改變。

作用機制

該研究的通訊作者Stefan Kubicek說：「調控轉錄因子Arx參與調節了對α細胞功能至關重要的許多基因。合作者先前的研究表明，敲除Arx會導致α細胞轉化為β細胞。」然而，科學家們只是在活體模式生物中觀察到了這一效果。是否周圍細胞（甚至遠處器官）的其它因素也發揮了作用完全是未知的。

為了排除這些因素，Kubicek的研究小組與諾和諾德（糖尿病巨頭）Jacob Hecksher-S?rensen的小組合作，設計了特殊的α和β細胞系，從所處環境中分離出它們後進行分析。研究證明，Arx缺失足以賦予α細胞新「身份」，並不依賴於機體的影響。

藉助這些細胞系，通過測試化合物庫，研究人員發現，青蒿素與Arx缺失產生了相同的作用。接著，科學家們開始探索青蒿素重塑α細胞這一作用背後的分子模型。結果證實，青蒿素結合了一個稱為gephyrin的蛋白。Gephyrin能夠激活細胞信號的主要開關——GABA受體。隨後，無數的生物化學反應發生變化，導致了胰島素的產生。

同期另一篇Cell

同日，發表在Cell上的另一項研究（論文題目：Long-Term GABA Administration Induces Alpha Cell-Mediated Beta-like Cell Neogenesis）表明，在小鼠模型中，注射GABA也能導致α細胞轉化為β細胞，表明兩種物質靶向了相同的機制。這一研究的通訊作者Patrick Collombat是上述青蒿素論文的共同作者。

展望

除了細胞系試驗，青蒿素也在模式生物中展現了這一效果。青蒿素給葯的糖尿病斑馬魚、小鼠以及大鼠β細胞量增加了，且血糖內穩態有所改善。由於青蒿素在魚類、嚙齒動物和人類中的分子靶點非常相似，因此青蒿素對α細胞的作用也可能在人類中發生。

Stefan Kubicek說：「當然，青蒿素的長期作用需要進一步測試。人類α細胞的再生能力還是未知的。此外，新的β細胞必須不受免疫系統的攻擊。但我們相信，青蒿素的發現以及它們的作用模型可以為開發1型糖尿病的全新療法奠定基礎。

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