?隨著生活水平的不斷提高，人們的生活質(zhì)量尤其是飲食方面有了顯著的改善。但大量高脂、高糖食物的攝入，大大提高了人們患高血糖、高血脂等為特征的胰島素抵抗綜合癥風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響了人們的健康安全。胰島素抵抗是由于多種因素使胰島素促進(jìn)葡萄糖攝取和利用的效率下降，機(jī)體代償性的分泌過(guò)多胰島素產(chǎn)生高胰島素血癥，以維持血糖的穩(wěn)定。胰島素抵抗易導(dǎo)致代謝綜合征和II型糖尿病等代謝疾病。
來(lái)自華東師范大學(xué)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的研究者們，為了實(shí)現(xiàn)胰島素抵抗診療目的，他們利用合成生物學(xué)的策略，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種智能胰島素傳感器，并應(yīng)用于胰島素抵抗綜合癥的診療。該研究成果發(fā)表在Nature子刊Nature?Biomedical?Engineering。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的為來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的Martin?Fussenegger教授和來(lái)自華東師范大學(xué)的葉海峰研究員，兩人是本研究的共同通訊作者。他們巧妙地設(shè)計(jì)、合成了一種能自我回饋調(diào)節(jié)的胰島素傳感器，可以高效識(shí)別血液中胰島素水平，當(dāng)血液里的胰島素超過(guò)一定閾值后，其可以調(diào)控表達(dá)脂聯(lián)素(Fc-adiponectin)，從而緩解胰島素抵抗癥狀起到治療效果（下圖）。

人工智能胰島素傳感器設(shè)計(jì)及其胰島素抵抗治療策略示意圖
為了驗(yàn)證該胰島素傳感器在體內(nèi)長(zhǎng)期的診療效果，他們成功篩選到了一株含有胰島素傳感器的穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系HEKIR-Adipo，通過(guò)微囊包裹技術(shù)，并移植到胰島素抵抗性糖尿病、肥胖癥、飲食誘導(dǎo)性肥胖癥等多種高胰島素血癥小鼠模型中，通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)血液胰島素濃度的變化，精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞表達(dá)脂聯(lián)素(Fc-adiponectin)，有效地降低血脂和血糖從而緩減胰島素抵抗的癥狀。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該胰島素傳感器在體內(nèi)可以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)胰島素水平并協(xié)同表達(dá)脂聯(lián)素，從而起到緩解胰島素抵抗癥狀的治療效果（下圖）。該胰島素感受器有利于治療早期糖尿病。這種自給自足式的基因線路設(shè)計(jì)在監(jiān)測(cè)某種代謝疾病標(biāo)記物時(shí)能同時(shí)協(xié)調(diào)表達(dá)治療藥物，這樣的治療設(shè)計(jì)理念將有望引領(lǐng)未來(lái)個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療新時(shí)代。

胰島素傳感器在胰島素抵抗的肥胖模型鼠（ob/ob）體內(nèi)長(zhǎng)期診療效果
注：葉海峰在博士和博士后期間（2007.8-2013.12）師從國(guó)際知名合成生物學(xué)專家Martin?Fussenegger教授，于2014年3月回國(guó)受聘為華東師范大學(xué)“紫江優(yōu)秀青年學(xué)者”，擔(dān)任生命醫(yī)學(xué)研究所生化與分子生物學(xué)專業(yè)研究員、博士生導(dǎo)師。主要從事合成生物學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究。Martin?Fussenegger教授于2016年初被聘為華東師范大學(xué)榮譽(yù)教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、面上項(xiàng)目、上海市科委項(xiàng)目、青年千人計(jì)劃以及華東師范大學(xué)人才隊(duì)伍建設(shè)等經(jīng)費(fèi)資助。

論文的三位主要作者，由左至右依次是葉海峰、Mingqi?Xie和Martin?Fussenegger，葉海峰和Martin?Fussenegger為論文通訊作者
論文發(fā)表花絮：該文從投稿到發(fā)表已經(jīng)接近三年了，第一次投稿Science送審后要求補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，一補(bǔ)就是大半年將近一年的時(shí)間過(guò)去了，補(bǔ)完數(shù)據(jù)后審稿人還有其它要求然后就換了現(xiàn)在這個(gè)雜志投稿，結(jié)果面臨的是相同的類似問(wèn)題，最終該課題組成員合作完成了后續(xù)重要的實(shí)驗(yàn)后論文才最終順利接受。
Nature?Biomedical?Engineering雜志是今年Nature出版集團(tuán)新增的5種子刊之一，該雜志將面向在實(shí)驗(yàn)室從事研究，以了解或抗擊各種疾病的科研人員、臨床醫(yī)生和工程師。該刊橫跨生命科學(xué)、自然科學(xué)和工程學(xué)，涵蓋材料、治療方法和器材等領(lǐng)域，旨在理解、診斷或改善各種臨床和衛(wèi)生背景下的人類健康問(wèn)題。值得一提的是該雜志比較有意思的一個(gè)特色是推出了一個(gè)“Behind?the?Paper”的專欄，專門邀請(qǐng)論文的主要作者對(duì)發(fā)表的工作的研究背景和動(dòng)機(jī)寫一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹，以增進(jìn)讀者對(duì)論文更好的閱讀和理解 。