几个世纪以来,南美洲的一些土著群体一直依赖于一种由当地藤蔓和灌木的某些部分制成的饮品。这种名为死藤水的饮料,其效果最初表现为严重的呕吐和腹泻,但饮用这种茶的真正原因是随之而来的幻觉。人们认为这些幻觉能够揭示饮用者健康状况不佳的秘密,并指明治愈之路。
现代技术已经揭示,这些神秘体验背后的化合物之一是精神活性药物harmine(哈尔明)。死藤水的早期使用者们不可能知道的是,有一天,他们这种启迪性饮料中的成分将被定位为治疗糖尿病的关键。
彻底治愈还有很长的路要走,但研究人员朝着这个目标迈出了又一步,他们将天然存在的哈尔明与实验室从头合成的化合物结合起来。根据12月20日发表在《细胞代谢》杂志上的研究结果,这对组合可以诱导产生胰岛素的胰腺细胞(称为β细胞)以有史以来最快的速度复制。
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1型糖尿病发生在身体攻击并摧毁这些细胞时。2型糖尿病发生在这些相同的细胞衰竭且无法再产生胰岛素时。这两种情况都意味着不可逆转,因为我们在早期生命中产生的β细胞是我们拥有的唯一细胞。
如果这对化合物最终进入治疗工具箱,那么恢复衰退的细胞群可能会成为现实,并可能成为治疗糖尿病的方法。“回顾10年前左右,我们曾质疑人类β细胞是否可以被诱导分裂,”斯坦福大学医学和内分泌学助理教授贾斯汀·安尼斯说,他所在的另一个研究小组也在进行β细胞增殖研究。“但曾经的幻想已经变成了期望,也许在未来几年,将成为现实。”
通往现实的旅程中的一站是2015年的一项研究,该研究表明,在培养皿中用哈尔明治疗β细胞可促进其以每天约2%的速度增加。西奈山伊坎医学院糖尿病、肥胖和代谢研究所科学主任、研究作者安德鲁·斯图尔特说,这是一个有希望的开始,但对于需要替换细胞群的人来说,速度有点太慢了。
在这项最新研究中,斯图尔特和他的同事表明,将哈尔明与另一种分子的合成抑制剂结合使用,可以将速度平均提高到5-8%,使用某些生长配方甚至高达18%。斯图尔特说,这种化学组合的一二重击并非唯一的可能组合,其他小组也在研究各种组合。安尼斯和他的同事已经确定了几种化合物,这些化合物也显示出类似的希望,可以推动胰岛素生成细胞繁殖。
斯图尔特说:“基本上,我们都在竞争,但我们彼此都认识,所以我们分享试剂和想法。” “不同的人已经确定了不同的药物可以使β细胞复制。” 他的实验室选择哈尔明是因为这是他们在2015年筛选10万种化合物时筛选出来的,但“我不认为哈尔明比其他任何一种都特别好,”他说。
2006年,另一组研究人员在寻找与唐氏综合征相关的蛋白质相互作用的化学物质时,从分子堆中挑出了哈尔明。随后的研究表明,哈尔明在许多身体系统中发挥作用,包括肠道和大脑,这部分解释了死藤水对其早期使用者的影响。
哈尔明会干扰一种名为双特异性酪氨酸调节激酶1A或DYRK1A的酶。与哈尔明一样,DYRK1A在许多组织中发挥作用。例如,它有助于在胚胎发育过程中塑造中枢神经系统。它最初因其在唐氏综合征中的关键作用而被发现,其常规职责是向分子添加化学标签,以打开或关闭它们。
协同作用的另一分子是转化生长因子-β超家族(TGFβSF)中一组蛋白质的抑制剂。与DYRK1A一样,这些蛋白质在大量身体过程中活跃,包括细胞增殖。
斯图尔特和他的团队在探索良性胰腺肿瘤(称为胰岛素瘤)细胞的秘密后,将目标锁定在TGFβSF和DYRK1A上。他们推断,如果他们能够查明是什么导致这些肿瘤生长,他们就可以利用这些信息来鼓励正常β细胞的生长。他们的探索揭示了DYRK1A和TGFβSF相关的靶点。
在培养皿中抑制人类β细胞中的这些分子会关闭通常抑制癌症失控细胞生长的细胞调节因子。由于哈尔明和TGFβSF抑制剂释放了这种抑制,并且DYRK1A和TGFβSF在许多组织中活跃,因此任何涉及这对抑制剂的治疗都必须具有高度针对性。“当然,在这些药物可以用于人类之前,我们还有很长的路要走,”安尼斯说,他称对癌症风险的担忧是“合理的”。
宾夕法尼亚大学佩恩糖尿病研究中心遗传学教授兼副主任克劳斯·凯斯特纳(未参与该研究)表示,哈尔明影响其他细胞类型,这加剧了人们的担忧。2016年,他的团队报告称,哈尔明会触发多种类型的激素生成细胞分裂,包括胰腺中的其他细胞。
斯图尔特和他的同事正在筛选许多潜在的化学标签,这些标签可能有助于将抑制剂引导到正确的位置。但斯图尔特说,就目前而言,“我们是亚马逊,有很多包裹,我们知道它们是给你的,但我们不知道地址。”
1型糖尿病提出了另一个障碍。斯图尔特说,尽管免疫系统会攻击并摧毁这种糖尿病形式中的这些细胞,但通常仍会残留少量β细胞。未知的是,从这些细胞中生长出的新细胞群是否会简单地吸引进一步的免疫破坏。斯图尔特说,如果哈尔明-TGFβSF抑制剂组合最终进入试验阶段,那么它最初可能最适合的人群是2型糖尿病患者。那么,从南美洲热带雨林到临床治疗的旅程就将完成。