不可或缺的胰岛素

可能你还不了解什么是糖尿病，但如果让你从此以后糖果、冰淇淋、爆米花等零食碰都不能碰，甚至连苹果、哈密瓜等水果也不能想吃多少吃多少，你对糖尿病人的痛苦或许就有点体会。有一些糖尿病人还不得不每天注射药物，更是麻烦。为什么会有糖尿病，怎么治疗，都与一种重要的蛋白质密切相关，那就是胰岛素。

身怀绝技的胰岛素

胰岛素之所以被称为胰岛素，是因为它是由体内特殊的一类细胞，即胰脏内的胰岛β细胞分泌的。胰岛素的本领可大了。它是体内唯一可以降低血糖的激素，可以帮助身体各个部分吸收血糖（血液中的葡萄糖）。胰岛素的生产量不正常，或是起不到应有的作用，或者两种情况都出现，就发生了上面所说的糖尿病。此外，胰岛素还是唯一同时促进糖原、蛋白质和脂肪合成的激素。小朋友们的正常生长可少不了它！

不简单的“小个子”

胰岛素在蛋白质中算是“小个子”。蛋白质是由20种氨基酸构成的。不同的氨基酸大小类似，形状略有不同。它们按照一定的顺序，像珍珠一样串起来，形成长长的一串，并通过折叠、旋转等方式，形成有特定空间结构的蛋白质。多数蛋白质都含200个以上的“珍珠”，而人体内分泌出来的胰岛素由两条链组成，共含51个氨基酸残基。

别看胰岛素分子不大，它的形成过程和结构可不简单。胰岛素在细胞内刚形成时是一条长链。长链的最前端会先被切除，形成胰岛素原。之后，胰岛素原的中间部分会被切下，剩下头尾两段，分别称作A段和B段。那这两段会不会分开呢？并不会，因为A段中含两个叫半胱氨酸的氨基酸，它们有长长的“手臂”，分别拉住B段中的两个半胱氨酸，形成两根特殊的纽带—两对由半胱氨酸形成的二硫键。这样结合在一起的A段和B段就构成了有活性的胰岛素，可以为我们人体的正常运转发挥作用啦。

“中国制造”的胰岛素

1955年，英国的F·桑格小组测定了牛胰岛素的氨基酸序列，这是具有里程碑意义的重要工作。另一个挑战接踵而来：确定了牛胰岛素的分子结构后，能不能人工合成牛胰岛素？这项挑战难度非常大，因为当时并不清楚蛋白质的结构是否由蛋白质的氨基酸序列决定，而且也不知道单独合成胰岛素A段和B段再连接后，两段之间是否能正确“拉手”，从而形成和天然胰岛素结构一样的蛋白质。

1958年，中国科学院的王应睐、曹天钦、邹承鲁、钮经义、沈昭文等前辈科学家，提出了一个世界级难度的科学项目：在中国完成胰岛素人工合成。要知道，那时国家经济条件有限，项目经费匮乏，科研人员也不够，要完成这个宏伟目标很困难。中国科学院生物化学研究所、北京大学化学系有机教研室和中国科学院有机化学研究所分工合作，经过7年时间的努力，最终于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岛素，并且合成的牛胰岛素纯度非常高，能够结晶，晶体结构显示，与天然胰岛素分子有相同的化学结构。人工合成结晶牛胰岛素的研究论文发表后，在国际上引起了极大轰动，英国电视台和美国的报纸都报道了这一消息。这是非常了不起的成就，被认为是中国的代表性重大科研成果之一。而今年，正是人工合成结晶牛胰岛素这一伟大成就取得五十周年，老一辈科学家自主创新的志气和勇气，以及艰苦奋斗、甘于奉献和团队合作的精神仍在激励着当今的科技工作者。

造福人类的胰岛素药物

1921年胰岛素被发现，次年就用于糖尿病病人的治疗，从此糖尿病不再是不治之症。

最早用来治疗糖尿病的胰岛素来源于动物，尽管猪、牛等动物的胰岛素和人胰岛素氨基酸序列和结构都非常相像，但用在治疗时副作用大。人工合成牛胰岛素就属于这一类，而且合成成本很高，应用上有很大限制。到了20世纪80年代，人们通过新兴的基因工程技术，可以获得高纯度的合成人胰岛素，副作用就小多了，不过病人使用起来还是很麻烦，例如需在餐前30分钟注射，而且在多个方面不能模拟正常人体内胰岛素的分泌模式。

20世纪90年代末，人们开始利用基因工程技术修饰合成的胰岛素，改变它们的物理化学性质和生物学特征。一些修饰过的胰岛素更适合人体生理需要，现在已经被广泛应用。

神奇的贴片

目前，美国北卡罗来纳大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员在研制一种智能胰岛素贴片。它们看起来像创口贴，上面排列着上百枚约睫毛粗细的微针，微针内布满了直径只有头发丝百分之一大小的微囊泡。当监测到人的血糖水平升高，囊泡就会分解，释放出胰岛素，通过微针注射入皮肤。如果研制成功，那些原本需要天天注射胰岛素的糖尿病人，只需几天换一次贴片就可以维持血糖水平正常了。