喝一口可乐就能启动细胞治疗？华东师范大学×同济大学×上海大学团队联合研发“可饮用触发”的活体药物新策略

2026-01-08

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基因与细胞治疗正处于疾病创新性治疗手段的最前沿，已成为肿瘤、代谢性疾病、遗传病等多类重大疾病的重要突破口，有望显著提升临床疗效并改善患者生活质量。然而，传统细胞与基因治疗在实际临床应用中仍面临诸多挑战，例如给药方式复杂、体内调控精度不足以及患者长期治疗依从性较低等问题【1】。这些瓶颈在一定程度上制约了相关技术从实验室走向临床转化。在此背景下，如何实现对“活体药物”的个性化、精准化和可控化调节，成为医学界、产业界和学术界共同关注的前沿难题。

阿洛酮糖是一种天然存在的稀有单糖，已被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为“普遍认为安全（GRAS）”的食品成分。其甜度约为蔗糖的70%，热量极低，血糖生成指数接近于零，并被认为具有辅助调节血糖和脂质代谢的潜在益处，因此广泛应用于无糖食品和饮料中【2】。2025年，我国国家卫生健康委员会亦正式批准阿洛酮糖作为新食品原料，为其在健康与生物医学领域的应用奠定了政策基础【3】。

基于这一安全、可口且易于摄入的天然甜味剂，2026年1月4日，同济大学附属同济医院乳腺外科中心蔡丰丰主任、乔龙亮博士团队联合华东师范大学生命科学学院首批尚思探索学者叶海峰教授团队，以及上海大学医学院王美艳研究员团队，在国际知名学术期刊 Advanced Science（影响因子14.1）上以研究长文（Research Article）形式发表题为 “A Natural Sweetener-inducible Genetic Switch Controls Therapeutic Protein Expression in Mammals” 的论文（图一）【4】。该研究从“智能活体药物”的设计理念出发，成功构建了一种由天然甜味剂D-阿洛酮糖触发的人工基因开关系统——PURE系统。该系统能够在哺乳动物体内实现对治疗性蛋白表达的远程、可逆且剂量依赖式调控。研究表明，通过口服含阿洛酮糖的饮料（如特定配方的可乐），即可精准“开启”或“调节”工程化细胞中目标蛋白的表达水平，从而实现一种“可饮用触发”的细胞治疗新策略。

图一. 文章概念图

具体内容：

PURE 系统以来源于土壤农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）的转录因子 PsiR 为核心调控元件。研究团队通过理性设计结合人工智能（AI）辅助的定向进化策略，对 PsiR 进行系统性优化，使工程化细胞能够以极高的灵敏度和特异性识别天然甜味剂阿洛酮糖信号，从而实现对治疗基因表达的精准“开启”与“关闭”（图一）。

在此基础上，研究人员创新性地将阿洛酮糖引入为一种安全、可口且可控的“治疗触发器”，并首次提出并验证了“通过饮用可乐即可调控细胞治疗”的概念性方案。作为概念验证，在动物实验中，研究团队将搭载 PURE 系统的工程化细胞进行微囊化并植入小鼠体内：

在 1 型糖尿病小鼠模型中，饮用含阿洛酮糖的可乐可诱导细胞按需分泌胰岛素，有效降低血糖水平；

在高脂饮食诱导的肥胖模型中，同样的方式可触发抗肥胖治疗蛋白表达，显著减轻体重并改善代谢指标（图二）。

图二. PURE系统通过口服定制可乐介导肥胖小鼠体重控制

总之，该系统具有高度特异性、可逆性和良好的生物安全性，同时显著提升了治疗的可控性与生活方式兼容性。研究人员表示，这种“食品级触发-细胞级响应”的策略，有望为糖尿病、肥胖等慢性代谢性疾病提供更加安全、便捷、个性化的治疗新路径。该研究不仅为活体药物和精准治疗提供了新的技术范式，也展示了合成生物学在连接日常生活与前沿医学之间的巨大潜力（图三）。未来，相关技术有望进一步拓展至痛风、内分泌疾病等多种疾病领域，为活体细胞治疗的临床转化奠定基础。

图三. 文章封面图：通过一只喝“可乐”的小鼠，形象地表现出研究中提出的“喝饮料即可启动细胞治疗”的概念。人工定制可乐能够激活体内植入的“智能细胞”，让它们分泌胰岛素或其他治疗蛋白。画面整体温暖、自然，象征这种疗法安全、可控、生活化。

同济大学附属同济医院乳腺外科中心博士后乔龙亮，华东师范大学生命科学学院2023级博士研究生王智浩、同济大学附属同济医院乳腺外科中心唐莎莎医生和2025届硕士研究生方圆为共同第一作者，同济医院乳腺外科中心蔡丰丰主任、乔龙亮博士，华东师范大学生命科学学院、首批尚思探索学者叶海峰教授和上海大学医学院王美艳研究员为论文的共同通讯作者。该研究受到了国家自然科学基金、博新计划、博士后面上基金、上海市科委合成生物学重大项目、“尚思系列学者”计划的资助。

参考消息：

【1】A. Cubillos-Ruiz, et al., “Engineering Living Therapeutics With Synthetic Biology,” Nature Reviews Drug Discovery. 20 (2021): 941–960.

【2】M. Y. Chung, et al., “Hypoglycemic Health Benefits of D-Psicose,” Journal of Agricultural and Food Chemistry 60 (2012): 863–869.

【3】https://www.nhc.gov.cn/sps/c100088/202507/63194b55e9fd4a6daa74f59a06cfd792.shtml.

【4】L. Qiao, Z. Wang, S. Tang, et al. “A Natural Sweetener-inducible Genetic Switch Controls Therapeutic Protein Expression in Mammals.” Advanced Science (2026): e14226.

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202514226.

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