美国有超过3700万人患有糖尿病。根据美国糖尿病协会的数据，到2022年，840万美国人需要服用胰岛素来降低血糖。然而，胰岛素是一种很容易在胃中被破坏的蛋白质，因此很难通过口服方式进入人体。
虽然研究人员正在开发抗胃消化的药丸和监测血糖并自动释放胰岛素的皮肤贴片，但目前服用胰岛素最可靠的方式是频繁注射。
我是印第安纳大学医学院的药理学和毒理学教授，我和我的同事在那里研究药物输送系统。研究让药物进入体内的创新方法可以提高患者对治疗的反应和依从性。对于许多糖尿病患者，尤其是那些不喜欢打针的人来说，服用胰岛素的一种更简单的方法是听音乐。
在《柳叶刀糖尿病与内分泌学》(The Lancet Diabetes & Endocrinology)杂志最近的一项研究中，研究人员设计了细胞，让细胞对特定的声波(皇后乐队的音乐)做出反应，释放胰岛素。虽然还有很长的路要走，但这个新系统可能有一天会用一剂摇滚乐取代胰岛素注射。
什么是糖尿病?
糖尿病是一种慢性疾病，当身体不能产生足够的胰岛素或对胰岛素没有反应时就会出现。胰岛素是胰腺在消化食物时对血液中糖浓度升高做出反应而产生的一种激素。这种至关重要的激素将这些糖从血液中取出，进入肌肉和组织，在那里它被用作或储存能量。
如果没有胰岛素，血糖水平会保持在高位，并导致尿频、口渴、视力模糊和疲劳等症状。如果不及时治疗，这种高血糖会危及生命，导致器官损伤和糖尿病昏迷。根据美国疾病控制与预防中心(U.S. Centers for Disease Control and Prevention)的数据，糖尿病是导致肾衰竭、下肢截肢和成人失明的首要原因，是美国第八大最常见的死亡原因
治疗糖尿病很简单:当身体缺乏胰岛素时，给它更多的胰岛素。科学家们已经掌握了如何制造这种激素，但直接注射是使其进入人体的唯一有效方法。糖尿病患者通常要随身携带胰岛素瓶和胰岛素针。考虑到许多人害怕打针，这可能不是控制这种疾病的理想方法。
这一挑战促使研究人员寻找更容易输送胰岛素的新方法。
什么是蜂窝工程?
细胞是生命的基本单位。你的身体由数百种不同类型的细胞组成，这些细胞执行特定的功能。在一些糖尿病患者中，制造胰岛素的胰腺细胞出现了功能障碍或死亡。如果有一种方法可以将这些有缺陷的细胞替换成可以按需产生胰岛素的新细胞呢?
这就是蜂窝工程的用武之地。细胞工程涉及对细胞进行基因改造以实现特定功能，如产生胰岛素。将制造胰岛素的基因植入细胞并不困难，但控制细胞何时制造胰岛素一直是个挑战。只有在饭后血糖升高时才需要胰岛素，而不是在其他时间。
科学家们一直在探索利用离子通道的想法，离子通道是一种嵌入细胞膜的蛋白质，可以调节钙或氯离子的流动，就像遥控装置一样激活细胞活动。细胞膜上具有特定类型离子通道的细胞可以在某些刺激下被激活，如光、电、磁场或机械刺激。这种离子通道作为感觉装置自然存在，帮助细胞和生物体对光、磁、触摸或声音作出反应。例如，内耳的毛细胞有对声波有反应的机械敏感离子通道。
将蜂窝工程与Queen相结合
瑞士巴塞尔的苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的生物工程学教授马丁·富森格(Martin Fussenegger)最近领导了一项研究，该研究使用机械敏感离子通道作为遥控器，向细胞发出信号，使其对特定的声波产生胰岛素。
这些“音乐控制的胰岛素释放细胞”——MUSIC是音乐诱导细胞控制的简称——在实验室的扬声器旁培养。他的团队测试了各种不同强度和速度的音乐类型。
他们演奏的歌曲包括迈克尔·杰克逊的《比利·简》、皇后乐队的《We Will Rock You》和老鹰乐队的《加州旅馆》等流行歌曲;古典乐曲，如贝多芬的《
伊莉斯》和莫扎特的《真主安拉图尔卡》;以及电影主题，比如Soundgarden的《Live To Rise》，这首歌曾出现在漫威电影《复仇者联盟》(The Avengers)中。他们发现，与古典音乐相比，重低音的流行音乐和电影配乐更能触发胰岛素的释放，细胞在听这些歌曲的几分钟内就能释放胰岛素。
特别是，他们发现皇后乐队的歌曲“We Will Rock You”最忠实地模仿了正常胰腺细胞中胰岛素释放的速度。
然后，研究小组将这种由音乐控制的胰岛素释放细胞植入糖尿病小鼠体内。每天听一次皇后乐队的歌15分钟，他们血液中的胰岛素就会恢复到正常水平。血糖水平也恢复正常。相比之下，没有听这首歌的老鼠仍然高血糖。
音乐能使人产生胰岛素吗?
尽管有这些令人鼓舞的结果，但在考虑将这种音乐方法用于人类生产胰岛素之前，还需要进行更多的研究。
其中一个担忧是可能产生过多的胰岛素，这也会导致健康问题。Fussenegger的研究发现，谈话和背景噪音，如飞机、割草机或消防车发出的噪音，不会触发老鼠体内的胰岛素分泌系统。音乐还需要在靠近腹部的地方播放，在那里植入了受音乐控制的胰岛素释放细胞。
在一封电子邮件中，Fussenegger解释说，必须进行广泛的临床试验，以确保该技术的有效性和安全性，并确定细胞植入物可以持续多长时间。就像将任何异物引入体内一样，组织排斥也是一个问题。
有一天，细胞工程可能会为全世界数百万糖尿病患者提供一种急需的替代胰岛素注射的方法。在未来，不同类型的细胞可以被改造成更方便地在体内释放其他药物。
比尔·沙利文是印第安纳大学药理学和毒理学教授。
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