一种全新基因回路 咖啡因将其激活后成功调节血糖水平

英国《自然·通讯》杂志19日发表一项合成生物学新进展：欧洲科学家团队设计出了一种全新合成生物学基因回路，并证明可以通过咖啡因激活这种合成基因回路。小鼠糖尿病模型研究显示，其可以成功调节血糖水平。该研究成果或将助力人类对抗糖尿病，同时亦展示了合成生物学在医疗界的应用潜力。

合成生物学可以通过设计和构建自然界中不存在的人工生物系统来解决能源、材料、环保等多领域问题。近年来，医学界也在尝试以人工合成的基因回路为基础的基因治疗和细胞治疗，实现对体内环境的血糖调控，从而帮助修复糖尿病人的身体状况。

在所有糖尿病患者中，Ⅱ型糖尿病占90%以上。和Ⅰ型糖尿病相比，Ⅱ型患者体内产生胰岛素的能力并未完全丧失，而是处于一种相对欠缺的状态。Ⅱ型糖尿病影响着全球逾4亿人口，耗费了大量医疗成本。目前，人类尚无根治糖尿病的方法，只能通过多种治疗手段控制该病发展。其中，成功的健康管理需要能够监测进食后的血糖上升情况、做出响应并能控制血糖水平。

此次，瑞士苏黎世联邦理工学院研究人员马丁·富塞内格尔及其同事，研究了咖啡因能否用于诱导基因表达，以帮助调节血糖。研究团队设计了一种合成生物学基因回路，并将之命名为“咖啡因刺激型先进调节器”（C-STAR），它可以响应商业产品中的咖啡因，生成一种可用于治疗Ⅱ型糖尿病的肽。

实验表明，在小鼠糖尿病模型中，携带C-STAR系统的细胞在小鼠摄入咖啡后，成功帮助其控制了血糖水平。

研究人员表示，虽然这只是一个原理验证演示，但表明了合成生物学设计的基因回路可利用常见化合物调节身体状况，同时还显示了未来合成生物学应用于医疗保健领域的巨大潜力，有望将对生活方式的干扰降到最低。

原文：Caffeine-inducible gene switches controlling experimental diabetes

DOI号：10.1038/s41467-018-04744-1