2025年4月5日,科学突破奖基金会宣布了2025年突破奖获奖者,以表彰在基因编辑、人类疾病、宇宙基本粒子及其基本数学原理方面取得重大发现的科学家。
科学突破奖由普莉希拉·陈(Priscilla Chan )和马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)等人创设资助,旨在表彰我们这个时代的科学奇迹,素有“科学界奥斯卡奖”之称,其设奖金高达300万美元,折合人民币约2185.9万元,为全球奖金额最高。
丹尼尔·德鲁克、乔尔·哈贝纳、延斯·尤尔·霍尔斯特、洛特·比耶尔·克努森和斯维特拉娜·莫伊索夫共同获得了其中一项生命科学突破奖。
虽然这五位科学家从未共同参与过同一项研究或在同一团队中工作,但他们的研究在GLP-1(胰高血糖素样肽-1)信号通路的发现与应用中高度互补,最终形成了一个完备的系统性的研究链条。
从基础激素研究、生理机制解析到药物研发,成功开发出针对糖尿病和肥胖症的高效治疗药物,GLP-1药物治疗代谢性疾病乃至其他疾病的新时代由此开启。
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人体内置的“体重管家”——GLP-1
在人类漫长的进化史中,身体始终在寻找能量摄入与消耗的平衡。
这种平衡的核心调控者之一,便是胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide-1,GLP-1)——一种由肠道L细胞分泌的激素。
它生于人类,是我们最忠诚的“体重管家”,当食物进入肠道时,GLP-1便被释放,通过三重机制精准调控代谢:
第一重:血糖调控。GLP-1首先是一位“胰岛素调度员”,刺激胰腺β细胞分泌胰岛素,同时抑制α细胞分泌升糖的胰高血糖素,双管齐下降低血糖。
第二重:胃肠制动。它减缓胃排空速度,延长食物在小肠的停留时间,既延缓糖分吸收,又通过物理扩张向大脑传递“饱腹信号”。
第三重:中枢调控。GLP-1能穿过血脑屏障,直接作用于下丘脑的摄食中枢,抑制食欲并增强饱腹感。
这套精密系统本来完美适配人类祖先以天然食物为主的饮食模式,却在现代高糖高脂的饮食冲击下逐渐失灵——精制碳水、高脂饮食和缺乏膳食纤维的摄入,导致肠道微生物群失衡,GLP-1的分泌量与活性显著下降。
当这位“管家”怠工后,食欲失控、血糖波动、体重攀升便接踵而至。有研究显示,肥胖人群餐后GLP-1水平较健康人下降30%-40%,这正是现代人陷入“越吃越饿”恶性循环的生物学根源之一。
而GLP-1的天然半衰期仅2-3分钟,极易被二肽基肽酶-4(DPP-4)降解。这种快速的降解机制使得GLP-1能够在需要时迅速发挥作用,而在不需要时迅速消失,从而维持血糖和能量平衡,是人类自发的进化智慧。
但这种智慧却成为代谢疾病治疗的最大障碍:由于GLP-1在体内的存在时间非常短暂,如果直接使用天然GLP-1进行治疗,需要频繁给药(如持续静脉输注)才能维持其治疗效果,显然,这在临床应用中不够现实。
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五位科学家的接力赛
第一阶段:
GLP-1的发现与生理学解密(1990s之前)
乔尔·哈贝纳(Joel Habener)与斯维特拉娜·莫伊索夫(Svetlana Mojsov) 是这场探索的先锋。
20世纪70年代,哈贝纳团队在鱼类胰腺中发现了一种能刺激胰岛素分泌的肽类物质,并推测哺乳动物体内可能存在类似机制。莫伊索夫则通过基因测序技术,于1986年首次在哺乳动物肠道中分离出GLP-1的活性形式(GLP-1(7-37)),并证明其能够显著促进胰岛素分泌。
这一发现颠覆了传统认知——此前学界普遍认为,肠道仅负责消化吸收,而GLP-1的激素功能则将其推向了代谢调控的核心舞台。
第二阶段:
从实验室到临床的桥梁(1990s)
延斯·尤尔·霍尔斯特(Jens Juul Holst) 的贡献在于阐明了GLP-1的生理作用网络。
通过人体实验,他证实,进食后GLP-1的血浓度会迅速上升,通常在15分钟内开始增加,并在大约60分钟后达到峰值。这种分泌模式与进食行为密切相关,表明GLP-1在调节餐后血糖和胰岛素分泌方面发挥重要作用。
且也是由霍尔斯特发现了GLP-1的半衰期极短(仅2分钟),以及其能够通过激活迷走神经传入纤维,直接影响中枢神经系统中的特定区域(如下丘脑),从而抑制食欲和减少食物摄入。
一方面,他解释了为何天然GLP-1难以直接用于治疗;另一方面,他也为后续药物设计提供了靶点方向。
第三阶段:
突破半衰期瓶颈(1990s-2000s)
天然GLP-1的快速降解曾是基于GLP-1的药物开发所面临的最大障碍。
洛特·比耶尔·克努森(Lotte Bjerre Knudsen) 带领诺和诺德团队,通过化学修饰攻克了这一难题。
她在GLP-1分子上添加脂肪酸链,使其能与血液中的白蛋白结合,避开降解酶DPP-4的攻击,将半衰期从2分钟延长至13小时。
这一突破直接催生了首款长效GLP-1受体激动剂利拉鲁肽(Liraglutide),并于2010年获批用于糖尿病治疗。
但克努森的野心不止于此——她力排众议,推动利拉鲁肽拓展至肥胖适应症,并在2014年成功获批,开创了GLP-1药物的多病种治疗时代。
在利拉鲁肽的基础上,诺和诺德团队进一步优化,通过结构改造,最终创造出了司美格鲁肽。
其是一种由30个氨基酸组成的多肽,与人类天然GLP-1分子具有94%的氨基酸序列同源性,药物半衰期显著延长至165小时,实现了每周仅需注射一次的给药频率。
第四阶段:
从机制探索到疾病关联(2000s至今)
丹尼尔·德鲁克(Daniel J. Drucker) 的研究聚焦于GLP-1受体信号通路的纵深挖掘。由他首次证明GLP-1不仅能调控血糖,还对心血管、肝脏和神经系统具有保护作用。
例如,GLP-1可通过抑制炎症反应减轻动脉粥样硬化,通过促进白色脂肪褐变改善肥胖。这些发现为GLP-1药物拓展至非代谢性疾病(如心衰、阿尔茨海默病)奠定了基础。
目前,司美格鲁肽(Semaglutide)针对阿尔茨海默病的Ⅲ期临床试验已进入关键阶段,初步结果预计于2025年公布。
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科学荣光下的未竟之问
五位科学家的接力研究,最终将GLP-1从实验室的分子符号转化为拯救数亿患者的“代谢重编程工具”。以司美格鲁肽为代表的GLP-1受体激动剂,凭借其“一周一针”的便利性和显著的减重效果,成为现象级药物,距离“全球药王”仅一步之遥。
而GLP-1药物的意义决不止于浅层的治疗。它标志着医学界对代谢疾病认知的范式转变——从“单纯控糖”到“系统调控”,从“对症治疗”到“病因干预”。
当然,尽管GLP-1类药物已经成为“医学历史上里程碑式的药物”,其面临的问题亦不容忽视。
长期使用的安全性(如甲状腺肿瘤风险)、高昂的成本(年均治疗费用超1万美元),以及停药后体重反弹等问题,仍是悬而未决的难题。
此外,过度依赖药物而忽视生活方式调整,可能导致“治标不治本”的困境。
“药物只是工具,它永远不能成为替代健康生活的捷径。”
写在文末
站在科学突破奖的坐标回望,GLP-1研究史恰似一部微观的文明进程记录:它记载着人类如何通过理性与实证,将一段隐匿于肠道的基因编码转化为对抗代谢危机的利器;也预示着未来医学更深刻的可能——当单细胞测序、人工智能药物设计、基因编辑等技术融入这场探索,我们或许终将实现从“修补代谢漏洞”到“构建代谢韧性”的跨越。
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