一直以来，胰岛素都是治疗糖尿病的重要药物，不论是1型糖尿病还是2型糖尿病人，都有可能用到胰岛素来进行血糖的控制。外源性补充胰岛素，与人体天然分泌的胰岛素，对于血糖的调节，还是存在一定的差异性，由于胰岛素的特殊结构，目前胰岛素的给药方式主要还是注射给药。

在过去的50多年里，胰岛素对于糖尿病患者，一方面加强了血糖的控制，但同时也带来了一些用药风险（特别是低血糖等问题）。即便如此，统计数据显示，这种药物可以挽救全球约5.37亿患有糖尿病的成年人的生命，而且根据预计，这一数字仍将继续增长。

最近的临床研究表明，通过胰岛素笔注射可将胰岛素直接输入人体，但这种给药方式可能导致低血糖或血糖水平低于健康范围的问题。自动胰岛素泵可以提供精确的胰岛素，并将低血糖风险降到最低，但这种装置价格昂贵，仅能供应全球一小部分糖尿病患者使用。

现在，根据宾夕法尼亚大学牙科医学院的Henry Daniell领导的《生物材料》杂志上发表的一项新研究，基于植物的口服原胰岛素可以解决这些缺点。

虽然临床胰岛素已经使用了几十年，但目前的制剂并不能真正模拟人体分泌的天然胰岛素中存在的三种肽。Daniell实验室创造了一种植物性胰岛素，它含有天然胰岛素中的所有三种肽结构，而且可以口服。在物质被包合在植物细胞壁中，植物细胞壁的强度，能够保护胰岛素免受胃部酸性环境和消化酶的破坏，可以使这种天然胰岛素在进入肠道被肠道微生物分解之前，被肠道吸收进入血液，最终输送到肝脏。

研究者使用糖尿病小鼠进行动物实验，结果发现，他们的植物性胰岛素在摄入后15分钟内就能够起到调节血糖的作用，与小鼠自体分泌的胰岛素非常相似。相比之下，接受传统胰岛素注射治疗的小鼠的血糖水平迅速下降，并导致了短暂性低血糖。

研究者指出，低血糖的风险是当前分娩系统的最大缺点之一，甚至可能导致昏迷。而新型的植物性胰岛素可口服，同时含有天然胰岛素的三种肽分子结构，并直接输送到肝脏。它的工作原理就像自体分泌的胰岛素一样，可以最大限度地降低低血糖的风险。

Daniell长期以来一直在研究植物生长蛋白质的用途。在2015年发表的一项研究中，他领导了一个研究人员团队，他们首次展示了由生菜植物制成的低成本药物的商业可行性。在那篇论文中，研究人员使用冻干的生菜叶为血友病患者生产一种有效的药物。他们还研究过其他的植物性药物，例如治疗肺动脉高压、阿尔茨海默氏病、脊髓灰质炎和牙菌斑等相关问题的植物性药物，他们还创造了一种植物性牙龈，可以减少唾液中新冠肺炎的病毒载量。

为了生产基于植物的胰岛素，科学家确定了人类胰岛素基因，然后使用他们发明的“基因枪”将胰岛素基因穿过坚硬的植物细胞壁，胰岛素基因通过这种方式被整合到植物的基因组中。由此产生的种子永久保留了胰岛素基因，随后生长的生菜经过冻干、研磨，并按照FDA监管指南制成了可口服的植物性胰岛素。

这个过程与以传统方式生产胰岛素大不相同，传统方式涉及在细菌或酵母细胞中产生胰岛素，这是一个需要纯化和低温运输和储存的昂贵过程。Daniell的生产方法消除了对昂贵、复杂的实验室设备的需求，并使产品在室温下能够保持良好的稳定性。

Daniell说：“我们看到了关于疫苗剂量被销毁的新闻报道，因为一些国家在整个过程中没有冷藏资源。这是一个巨大的成本。使用我们的方法消除了这种后期制作成本，因为我们一再表明该产品是货架稳定的。”

展望未来，Daniell计划在犬类和人类受试者中测试植物性胰岛素。

他说，许多狗都患有糖尿病，主人必须回家每天给三次胰岛素。“我们过去曾对患有血友病或心脏病的狗进行过犬类研究，我们知道如何将植物粉混合在它们的食物中，并添加一些培根的味道。他们喜欢它。”

对于人们来说，以植物为基础的药物输送可能会极大地改变糖尿病和其他疾病的治疗。

Daniell说，有了这个输送系统，可能会改变药物的输送方式，而并不仅仅是胰岛素药物。这种胰岛素如果能够开发成功，不但能够改变胰岛素药物的给药方式，降低胰岛素的低血糖风险，同时生产成本进一步降低，药物冷藏保存、运输等方面的成本也将显著降低，无疑会成为一种胰岛素药物的革命性创新。

当然，对于这项研究来说，目前仅仅证明了植物性胰岛素在糖尿病小鼠中的良好效用，在用于人体的时候能否获得良好又安全的降糖效果，胰岛素进入肝脏后的首过效应，是否会影响药物的降糖效果，都还存在一定的不确定性，仍然需要大量的实验来进行一步证明，让我们一起期待，这种新型口服胰岛素能够成功上市。

参考文献：

Henry Daniell et al, Affordable oral proinsulin bioencapsulated in plant cells regulates blood sugar levels similar to natural insulin, Biomaterials (2023).