犹他大学健康科学
一只捕鱼的锥形蜗牛能如此迅速地降低它的猎物的血糖，以至于它很快变得瘫痪和无助
这一现象激励科学家开发胰岛素，为糖尿病患者提供更好、更快速的血糖控制
信用:Baldomero Olivera 对数百万糖尿病患者来说，胰岛素是必不可少的药物
但是对于一些海洋食肉动物来说，胰岛素是一种武器
随着毒液的爆发，一只捕鱼的锥蜗牛能如此迅速地降低猎物的血糖，以至于它很快变得瘫痪和毫无防备
这一惊人的现象激发了犹他大学、斯坦福大学和哥本哈根大学的科学家们为病人制造更好的注射胰岛素
在《自然化学生物学》杂志上，科学团队报道了一种新的胰岛素，其设计基于海洋蜗牛芋螺的毒液
通过引入能够使蜗牛的胰岛素快速发挥作用的生化特征，他们创造了一种改良形式的人类胰岛素，他们希望这种胰岛素能够让糖尿病患者更好、更迅速地控制血糖
“总有这样一种想法，如果能设计出一种作用非常迅速的胰岛素类似物，就能更好地控制糖尿病患者的血糖水平，”Helena Safavi博士说
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哥本哈根大学的生物学家
她和生物化学家克里斯托弗·希尔博士是这项研究的通讯作者
哲学（philosophy的缩写）
犹他大学医学院研究副院长，斯坦福大学蛋白质化学家Danny Hung-Jie Chou博士
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这种新分子是一种很有希望的候选药物
更广泛地说，它揭示了一种意想不到的将人胰岛素转化为快速作用化合物的生化策略
蜗牛的快速胰岛素 正常情况下，人胰岛素在胰腺中产生和储存，直到需要它来控制血糖和能量水平
为了促进有效储存，单个胰岛素分子聚集在一起，首先连接成对或二聚体，然后连接成六个一组
但是对于依赖胰岛素注射的人来说，这种分子的配对倾向是一个障碍
在聚集的分子分解之前，胰岛素不能从注射部位进入血液
这造成了延迟，使糖尿病患者难以将血糖保持在最佳范围内，增加了并发症的风险
一只捕鱼的锥形蜗牛能如此迅速地降低它的猎物的血糖，以至于它很快变得瘫痪和无助
这一现象激励科学家开发胰岛素，为糖尿病患者提供更好、更快速的血糖控制
信用:Baldomero Olivera 萨法维在犹他大学教授Baldomero O livera的实验室担任博士后研究员时，首先在一种名为Conus geographus的物种中发现了锥螺的有毒胰岛素，引起了研究小组的注意，因为它们不形成这些簇
“锥蜗牛不需要储存胰岛素
萨法维说:“它想要一种能迅速麻痹鱼类的东西。”
“当我们观察胰岛素时，我们发现它并不聚集在六个胰岛素分子中
只有一种胰岛素作用于鱼的猎物
" 自从这项工作开始以来，一些比天然人胰岛素形成更少簇的胰岛素已经可供患者使用
希尔解释说，这些治疗用胰岛素确实成对存在，但它们比人类胰岛素更容易分离
“但是蜗牛能做得比这更好，”他说
“蜗牛特别擅长将平衡一直转移到单体(单数)形式
" 寻找答案 2020年，由当时的U of U Health教授周领导的一个团队通过将地理芋螺胰岛素的一些关键分子特征纳入人胰岛素，实现了向单体形式的同样转变
然后萨法维发现，地理芋螺并不是唯一制造胰岛素的蜗牛
大约有150种锥螺以鱼为食，每一种都有自己复杂的毒素来制服猎物
通过研究U of U的锥蜗牛毒液，萨法维发现了几种含有胰岛素样分子的毒液
令人惊讶的是，其中一种有毒胰岛素的结构与地理芋螺制造的胰岛素完全不同，尽管它也是快速起效且无簇的
“这太令人惊讶了，因为他们使用非常不同的方法来激活[胰岛素]受体，”周说
一旦研究小组认识到木下芋螺独特的生化策略，周就利用这一知识开发了一种新的混合胰岛素
这种新分子保持了与人类胰岛素受体结合的能力，但不会形成簇，就像最初的地理芋螺启发的胰岛素一样
Chou说，在这一点上，两种杂交胰岛素分子，每一种都基于两种锥蜗牛中一种的毒液，具有类似的潜在治疗前景
海伦娜·萨法维(左)正在帮助她的同事、来自莫桑比克马普托的何塞·罗萨多整理潜水员在南太平洋索罗门群岛附近收集的锥状蜗牛
科学家们在潜水船上建立了一个移动实验室来解剖和保存生物样本
致谢:亚当·布伦戴尔 希尔实验室的研究生艾伦·布莱克利拍摄了详细的图像，揭示了这种新型混合胰岛素的工作原理
布莱克利使用低温电磁显微镜来观察新胰岛素的结构以及它如何与其受体相互作用
正常情况下，人类胰岛素受体是由胰岛素的同一个区域激活的，该区域将分子相互连接起来——但为了创造蜗牛-人类胰岛素杂交体，这一片段被移除以防止聚集
希尔实验室的结构分析阐明了新胰岛素是如何在没有胰岛素的情况下激活受体的
准确理解这两种分子如何相互作用将有助于指导潜在的快速作用胰岛素的进一步开发
“这项研究真正美妙的地方在于它跨越了广泛的科学领域，从对动物行为中一个迷人问题的研究开始，到一种潜在疗法的多学科合作开发，”希尔说
“这项研究为糖尿病患者开发更好的治疗方法开辟了一条令人兴奋的途径，”他说
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