在美国，糖尿病患者超过3700万。根据美国糖尿病协会的数据，到2022年，有840万美国人需要依赖胰岛素来控制血糖。然而，胰岛素是一种容易在胃中被分解的蛋白质，因此口服摄入非常困难。
尽管研究人员正在开发抗胃消化的药物和能够监测血糖并自动释放胰岛素的皮肤贴片，但目前最可靠的胰岛素摄入方式仍然是频繁注射。
作为印第安纳大学医学院的药理学和毒理学教授，我与同事们在研究药物输送系统。我们探索创新的药物进入体内的方法，以提高患者的治疗反应和依从性。对于许多糖尿病患者，尤其是那些不喜欢注射的人，听音乐可能是一种更简单的胰岛素摄入方式。
在《柳叶刀糖尿病与内分泌学》杂志最近的一项研究中，研究人员设计了细胞，使其能够对特定声波（如皇后乐队的音乐）做出反应并释放胰岛素。尽管还有许多挑战，但这一新系统有望在未来用摇滚乐替代胰岛素注射。
糖尿病是什么？
糖尿病是一种慢性疾病，发生在身体无法产生足够的胰岛素或对胰岛素没有反应时。胰岛素是胰腺在消化食物时对血糖浓度升高的反应所产生的激素。这种重要的激素将血液中的糖转移到肌肉和组织中，供能或储存。
缺乏胰岛素会导致血糖水平升高，出现尿频、口渴、视力模糊和疲劳等症状。如果不及时治疗，高血糖可能危及生命，导致器官损伤和糖尿病昏迷。根据美国疾病控制与预防中心的数据，糖尿病是导致肾衰竭、下肢截肢和成人失明的主要原因，也是美国第八大死亡原因。
治疗糖尿病的关键在于补充胰岛素。当身体缺乏胰岛素时，给予更多的胰岛素。科学家们已经掌握了制造这种激素的方法，但目前唯一有效的方式仍是注射。糖尿病患者通常需要随身携带胰岛素瓶和针头。考虑到许多人对注射的恐惧，这并不是控制疾病的理想方法。
这一挑战促使研究人员寻找更便捷的胰岛素输送方法。
蜂窝工程是什么？
细胞是生命的基本单位。我们的身体由数百种不同类型的细胞组成，每种细胞执行特定功能。在一些糖尿病患者中，负责制造胰岛素的胰腺细胞可能会出现功能障碍或死亡。如果有办法将这些有缺陷的细胞替换为能够按需产生胰岛素的新细胞呢？
这就是蜂窝工程的应用所在。细胞工程涉及对细胞进行基因改造，以实现特定功能，如产生胰岛素。将制造胰岛素的基因植入细胞并不复杂，但控制细胞何时制造胰岛素一直是个挑战。胰岛素只在饭后血糖升高时需要，而不是在其他时间。
科学家们一直在探索利用离子通道的想法，离子通道是一种嵌入细胞膜的蛋白质，可以调节钙或氯离子的流动，像遥控器一样激活细胞活动。具有特定离子通道的细胞可以在某些刺激下被激活，如光、电、磁场或机械刺激。这些离子通道作为感应装置，帮助细胞和生物体对光、磁、触摸或声音作出反应。例如，内耳的毛细胞对声波有反应的机械敏感离子通道。
将蜂窝工程与皇后乐队结合
瑞士巴塞尔的苏黎世联邦理工学院的生物工程学教授马丁·富森格最近领导了一项研究，利用机械敏感离子通道作为遥控器，向细胞发出信号，使其对特定声波释放胰岛素。
这些“音乐控制的胰岛素释放细胞”——MUSIC是音乐诱导细胞控制的缩写——在实验室的扬声器旁培养。他的团队测试了多种不同强度和速度的音乐类型。
他们播放的歌曲包括迈克尔·杰克逊的《比利·简》、皇后乐队的《We Will Rock You》和老鹰乐队的《加州旅馆》等流行歌曲；古典乐曲，如贝多芬的《月光奏鸣曲》和莫扎特的《安魂曲》；以及电影主题曲，如Soundgarden的《Live To Rise》，这首歌曾出现在漫威电影《复仇者联盟》中。他们发现，与古典音乐相比，重低音的流行音乐和电影配乐更能有效触发胰岛素的释放，细胞在听这些歌曲的几分钟内就能释放胰岛素。
特别是，他们发现皇后乐队的歌曲“We Will Rock You”最能模拟正常胰腺细胞中胰岛素释放的速度。
随后，研究小组将这种由音乐控制的胰岛素释放细胞植入糖尿病小鼠体内。每天听一次皇后乐队的歌15分钟后，它们的血液中的胰岛素水平恢复到正常，血糖水平也随之恢复正常。相比之下，没有听这首歌的老鼠仍然处于高血糖状态。
音乐能促进胰岛素的产生吗？
尽管取得了这些令人鼓舞的结果，但在考虑将这种音乐方法应用于人类胰岛素生产之前，仍需进行更多研究。
其中一个担忧是可能会产生过多的胰岛素，这也会引发健康问题。富森格的研究发现，谈话和背景噪音，如飞机、割草机或消防车的声音，并不会触发老鼠体内的胰岛素分泌系统。音乐还需要在靠近腹部的地方播放，以便植入的受音乐控制的胰岛素释放细胞能够有效工作。
在一封电子邮件中，富森格解释说，必须进行广泛的临床试验，以确保该技术的有效性和安全性，并确定细胞植入物的持续时间。就像引入任何异物一样，组织排斥也是一个问题。
未来，细胞工程可能为全球数百万糖尿病患者提供一种急需的替代胰岛素注射的方法。不同类型的细胞也可以被改造成更方便地在体内释放其他药物。
比尔·沙利文是印第安纳大学药理学和毒理学教授。
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