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糖尿病人的救星——吉拉毒蜥

 大科技杂志社 2022-12-14 发布于海南

北美洲的索诺拉沙漠干旱而又炎热,对生命来说是一个不友好的地方,但定居在此的吉拉毒蜥似乎并不介意这里恶劣的环境,而且生活得很是惬意。

吉拉毒蜥是北美唯一一种有毒的蜥蜴,身长一般为38~58厘米,行动缓慢,储存脂肪的器官是短小精悍的尾巴。它的身体由细小及不重叠的鳞片覆盖,底部有皮内成骨。体色斑斓呈深色,有黄色、粉红色、浅红或黑色的斑纹,在野外常爬到树上捕食幼鸟或偷吃鸟蛋。

人们通常害怕这种蜥蜴,但它拯救了很多人。其实,医学的进步可以来自最奇怪的地方,通过最奇怪的发明。比如,研究吉拉毒蜥毒液的科学家们最初只是想弄明白它的唾液中的蛋白质是如何制造如此剧烈的疼痛感的,但他们偶然地发现,吉拉毒蜥唾液中一种酶可能有助于治疗糖尿病,这一发现改变了一切。

这个故事始于一位好奇的科学家,来自美国布朗克斯VA医院的内分泌学家约翰·英格。英格一直致力于在不同的动物物种中发现新的激素。作为一名内分泌学家,英格对可能治疗糖尿病的激素特别感兴趣。在阅读了一篇关于蛇毒和蜥蜴(包括吉拉毒蜥)的毒液会引发胰腺炎症的文章后,英格决定对吉拉毒蜥的毒液进行更深入的研究。

1992年,英格从吉拉毒蜥的毒液中分离出两种蛋白质,并对这些蛋白质进行鉴定。其中一种名为exendin-4,与一种名为胰高血糖素样肽1 (GLP-1)的人类蛋白质惊人得相似。在人体体循环中,胰岛素会告诉细胞吸收和利用血液中的葡萄糖,从而降低血糖,而胰高血糖素则相反,它告诉身体将葡萄糖释放到血液中以提高血糖水平。虽然胰岛素对糖尿病的影响最为显著,但胰高血糖素的调节也具有重要作用。这使得吉拉毒蜥成为糖尿病治疗的一个有吸引力的候选方法。

英格对吉拉毒蜥的调查,使美国亚利桑那州立大学计算生物学家梅丽莎·塞勒斯意识到它们的医学意义。她在网上发起了一场众筹活动,为吉拉毒蜥的基因组测序。“我们正需要一种蛋白质作为药物,但我们对它的基因一无所知”,她说。

吉拉毒蜥基因组测序的结果令人喜出望外。通过研究这种蛋白质,科学家发现,exendin-4与人类的GLP-1蛋白质有52%的相似度。这一发现对治疗糖尿病非常重要,因为人体通常迅速降解GLP-1,为了保持GLP-1对血糖的调节作用,糖尿病患者必须每天注射一次或几次胰岛素。然而,exendin-4则稳定得多,只需要隔几天注射一次,这大大地降低了患者忘记注射药物的风险,继而减少了他们的痛苦。

经过几年的反复测试,吉拉毒蜥的毒液最终成功用于规模性地生产治疗糖尿病的药物。2005年4月,由FDA批准合成的Exenatide(品牌Byetta)的糖尿病药物开始正式在医学领域推广。Exenatide对于改善糖尿病患者的胰腺胰岛素分泌,降低血糖水平有明显的效果。

然而,这并不是终点。在之后的几年里,科学家一直致力于开发与胰高血糖素相关的其他药物。药物研究的最大障碍之一是找到具有生物活性的分子。在像吉拉毒蜥这样的动物身上,自然选择的过程已经照顾到了研发的这一方面,“了解这些蛋白质和基因组是发现效果更好、副作用更少的新药的关键一步”,科学家说。

吉拉毒蜥很有可能蕴藏着更多的秘密。然而,随着美国西南部人口的增加,人类越来越多地迁移到吉拉毒蜥赖以为生的家园。而它们的天性是,一旦它们为自己挖了一个洞穴,就会在那里度过余生。因此,强行将它们转移到人口较少的地区几乎总是致命的。这使得吉拉毒蜥的数量近年来大幅下降。

此外,除了觅食以外,吉拉毒蜥90%的时间都躲在地下洞穴中。因为它们是如此神秘,在洞穴中度过了大量的时间,生态学家很难准确地估计出吉拉毒蜥的数量以及它们的基因多样性。而这种多样性是衡量种群生态的一种方式,更多的多样性意味着更多的生存机会。科学家说,如果不尽快采取行动,吉拉毒蜥可能会走向灭绝。

无论是吉拉毒蜥可以拯救糖尿病患者,还是其他动物用药,比如水蛭唾液有助于分解血块,鸡冠可以分离出骨关节炎药物,这些药物对于人类都是不可或缺的。为了自然界物种的多样性,也是为了人类自身的生存,现在该做点什么了。

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