近日，华东师范大学生命科学学院、上海尚思自然科学研究院叶海峰教授团队研发出一种能根据人体需要，自动释放GLP-1（降糖激素）的“聪明”益生菌GIFT，有望为糖尿病精准治疗提供新路径。8月12日深夜，相关研究成果发表于国际学术期刊《自然》。
GIFT“感知-响应”系统示意图
据统计，全球糖尿病患病人数已突破5.3亿。糖尿病患者往往需要长期注射或服药，而传统给药方式难以根据血糖的实时变化自动调整，还可能带来低血糖等风险。如何让药物做到根据人体需要自主调节？为此，团队开创性地将合成生物学的基因线路编程与人体生理调控逻辑相融合，把益生菌改造为可口服的“智能细胞工厂”。
叶海峰介绍，GIFT全名为“葡萄糖感知与功能性响应益生菌”，它如同一个集成生物电路，其中的传感器能实时捕获肠道葡萄糖信号，经合成基因线路转导处理后，驱动分泌装置按需释放GLP-1。“这相当于给GIFT装上了一个能够感知葡萄糖变化的开关。”他解释，当肠道内葡萄糖升高时，“开关”开启，益生菌开始产生GLP-1；随着葡萄糖水平回落，“开关”重新关闭，停止产药——它所构建出的反馈闭环系统堪与人体胰岛媲美。
这种“见机行事”的益生菌真能发挥作用吗？在糖尿病小鼠实验中，连续30天口服GIFT后，小鼠的空腹血糖、糖耐量、胰岛素敏感性和糖化血红蛋白等指标均得到改善，肝脏脂肪变性、肾脏损伤和肠道炎症也有所缓解。非人灵长类动物实验中，糖尿病食蟹猴单次口服GIFT的降糖效果可持续3天；每3天给药一次、连续5周后，血糖保持稳定，未观察到炎症或毒性反应。
研究团队还将GIFT与司美格鲁肽进行了比较。司美格鲁肽组小鼠出现了过敏反应、甲状腺指标异常和胃肠道不适，与胰岛素联用时低血糖风险增加，而GIFT组未出现上述问题。研究人员认为，相比持续给药，GIFT“按需产药”的模式更接近人体胰岛的自然调节方式，从而减少持续给药可能带来的风险。
GIFT的战略价值不止于糖尿病。它的传感元件和治疗输出模块相互独立，未来可通过替换元件，形成一个模块化、可编程的活体药物开发框架，未来其应用有望拓展至肥胖、非酒精性脂肪肝等代谢疾病领域。
目前，团队成员孔德强博士已创立上海合生纪生物科技有限公司，依托华东师范大学的科研平台与人才优势，加速GIFT平台的产业化落地。
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