不可或缺的胰島素

可能你還不了解什么是糖尿病，但如果讓你從此以后糖果、冰淇淋、爆米花等零食碰都不能碰，甚至連蘋果、哈密瓜等水果也不能想吃多少吃多少，你對糖尿病人的痛苦或許就有點體會。有一些糖尿病人還不得不每天注射藥物，更是麻煩。為什么會有糖尿病，怎么治療，都與一種重要的蛋白質密切相關，那就是胰島素。

身懷絕技的胰島素

胰島素之所以被稱為胰島素，是因為它是由體內特殊的一類細胞，即胰臟內的胰島β細胞分泌的。胰島素的本領可大了。它是體內唯一可以降低血糖的激素，可以幫助身體各個部分吸收血糖（血液中的葡萄糖）。胰島素的生產量不正常，或是起不到應有的作用，或者兩種情況都出現，就發生了上面所說的糖尿病。此外，胰島素還是唯一同時促進糖原、蛋白質和脂肪合成的激素。小朋友們的正常生長可少不了它！

不簡單的“小個子”

胰島素在蛋白質中算是“小個子”。蛋白質是由20種氨基酸構成的。不同的氨基酸大小類似，形狀略有不同。它們按照一定的順序，像珍珠一樣串起來，形成長長的一串，并通過折疊、旋轉等方式，形成有特定空間結構的蛋白質。多數蛋白質都含200個以上的“珍珠”，而人體內分泌出來的胰島素由兩條鏈組成，共含51個氨基酸殘基。

別看胰島素分子不大，它的形成過程和結構可不簡單。胰島素在細胞內剛形成時是一條長鏈。長鏈的最前端會先被切除，形成胰島素原。之后，胰島素原的中間部分會被切下，剩下頭尾兩段，分別稱作A段和B段。那這兩段會不會分開呢？并不會，因為A段中含兩個叫半胱氨酸的氨基酸，它們有長長的“手臂”，分別拉住B段中的兩個半胱氨酸，形成兩根特殊的紐帶—兩對由半胱氨酸形成的二硫鍵。這樣結合在一起的A段和B段就構成了有活性的胰島素，可以為我們人體的正常運轉發揮作用啦。

“中國制造”的胰島素

1955年，英國的F·桑格小組測定了牛胰島素的氨基酸序列，這是具有里程碑意義的重要工作。另一個挑戰接踵而來：確定了牛胰島素的分子結構后，能不能人工合成牛胰島素？這項挑戰難度非常大，因為當時并不清楚蛋白質的結構是否由蛋白質的氨基酸序列決定，而且也不知道單獨合成胰島素A段和B段再連接后，兩段之間是否能正確“拉手”，從而形成和天然胰島素結構一樣的蛋白質。

1958年，中國科學院的王應睞、曹天欽、鄒承魯、鈕經義、沈昭文等前輩科學家，提出了一個世界級難度的科學項目：在中國完成胰島素人工合成。要知道，那時國家經濟條件有限，項目經費匱乏，科研人員也不夠，要完成這個宏偉目標很困難。中國科學院生物化學研究所、北京大學化學系有機教研室和中國科學院有機化學研究所分工合作，經過7年時間的努力，最終于1965年在世界上第一次人工合成了具有完全生物活性的牛胰島素，并且合成的牛胰島素純度非常高，能夠結晶，晶體結構顯示，與天然胰島素分子有相同的化學結構。人工合成結晶牛胰島素的研究論文發表后，在國際上引起了極大轟動，英國電視臺和美國的報紙都報道了這一消息。這是非常了不起的成就，被認為是中國的代表性重大科研成果之一。而今年，正是人工合成結晶牛胰島素這一偉大成就取得五十周年，老一輩科學家自主創新的志氣和勇氣，以及艱苦奮斗、甘于奉獻和團隊合作的精神仍在激勵著當今的科技工作者。

造福人類的胰島素藥物

1921年胰島素被發現，次年就用于糖尿病病人的治療，從此糖尿病不再是不治之癥。

最早用來治療糖尿病的胰島素來源于動物，盡管豬、牛等動物的胰島素和人胰島素氨基酸序列和結構都非常相像，但用在治療時副作用大。人工合成牛胰島素就屬于這一類，而且合成成本很高，應用上有很大限制。到了20世紀80年代，人們通過新興的基因工程技術，可以獲得高純度的合成人胰島素，副作用就小多了，不過病人使用起來還是很麻煩，例如需在餐前30分鐘注射，而且在多個方面不能模擬正常人體內胰島素的分泌模式。

20世紀90年代末，人們開始利用基因工程技術修飾合成的胰島素，改變它們的物理化學性質和生物學特征。一些修飾過的胰島素更適合人體生理需要，現在已經被廣泛應用。

神奇的貼片

目前，美國北卡羅來納大學和北卡羅來納州立大學的研究人員在研制一種智能胰島素貼片。它們看起來像創口貼，上面排列著上百枚約睫毛粗細的微針，微針內布滿了直徑只有頭發絲百分之一大小的微囊泡。當監測到人的血糖水平升高，囊泡就會分解，釋放出胰島素，通過微針注射入皮膚。如果研制成功，那些原本需要天天注射胰島素的糖尿病人，只需幾天換一次貼片就可以維持血糖水平正常了。