[发明专利]一种光控胰岛素节律性分泌的组织工程装置

说明书

一种光控胰岛素节律性分泌的组织工程装置，有望代替胰岛素注射治疗糖尿病。其方法是：构建Gal4/UAS驱动表达的VP16‑CRY2‑IRES‑Gal4BD‑CIB1N的病毒表达载体和Gal4/UAS驱动表达的胰岛素病毒表达载体；分别包装成病毒，转染至皮肤来源的成纤维细胞，然后进一步将修饰的成纤维细胞加载至组织工程支架后，移植于皮下。待再生组织在体内稳定后，蓝光照射局部皮肤，诱导VP16‑CRY2和Gal4BD‑CIB1N相互作用，进一步引起自身表达增加，形成正反馈；同时促进另一个载体上胰岛素的分泌。当撤掉蓝光后，系统转为静息状态，胰岛素停止分泌。该组织工程装置有望按需分泌胰岛素。

技术领域

本申请项目涉及一种能够精确调控胰岛素分泌的组织工程装置，属于生命科学、基础及临床医学、生物工程领域一项技术革新。

背景技术

胰岛素相对或者绝对的缺乏是糖尿病的重要病因，胰岛素注射是终末期糖尿病治疗的重要治疗手段。但是注射胰岛素给患者造成严重的经济负担和身体痛苦。另一方面，胰岛素的注射需要考虑饮食节律，从而保证血糖水平相对稳定。基于这样的需求，设计能够精确控制的“人工胰腺”成为糖尿病领域的热点和难点。光遗传学技术是遗传技术和光控技术结合之后产生的一项全新技术。人们可以借助光遗传学技术对活细胞或组织中的活细胞进行调控，开启或者关闭某个已经被研究的非常清楚的细胞功能。譬如，拟南芥中隐光色素CRY2和CIB1在蓝光照射下可以发生相互作用，通过诱导这种相互作用可以调控基因的表达。另一方面，蓝光照射在临床上已经用于新生儿黄疸的治疗，临床实践表明，这种光治疗的方法安全可靠。而随着遗传技术的进步，特别是病毒载体的进步和CRISPR/Cas9技术的发展，在细胞进行精确位点的基因编辑逐渐成为可能，有望显著提高基因治疗的安全性。组织工程技术可以为我们再生出需要的组织，代替体内功能异常的器官或组织，然而胰腺再生依然遥远。制作能够分泌胰岛素的组织成为一种现实而可行的选择。另外，通过光路控制胰岛素基因的时空表达有望精确调控细胞的生物学行为，从而为胰岛素的节律性分泌带来新的希望。本发明综合上述技术的优势，设计了一种光控胰岛素节律性分泌的组织工程装置，有望代替胰岛素注射治疗糖尿病。

发明内容

本申请提出了一种光控胰岛素节律性分泌的组织工程装置，有望代替胰岛素注射治疗糖尿病。本发明解决的技术问题包括：1)构建了受光调控的VP16-CRY2-IRES-Gal4BD-CIB1N正反馈系统，2)构建了受光调控的胰岛素病毒表达系统，3)构建了基于细胞移植和组织工程装置，在蓝光照射下能够持久按需分泌胰岛素。

本申请的有益效果是，能够替代胰岛素注射治疗，用于重度、难治性糖尿病的治疗，具有重要的社会及经济效益。

附图说明