葡萄糖氧化酶（GOD）是一种广泛存在于生物体中的内源性氧化还原酶，具有良好的生物相容性以及对β-D-葡萄糖高效专一的催化性能。可能大家在食品工业和动物饲料方面都能看到它的身影，不过它的主要用途还是在于生物医学领域。今天我们就来浅谈下GOD在它主业上的应用吧~

【GOD与血糖测定】

血糖是指血液中的葡萄糖，空腹血糖的正常参考范围为：3.9～6.1 mmol／L，监测血糖浓度对于诊断糖尿病、低血糖症及其他糖代谢紊乱疾病有重要意义。

家用血糖仪的使用离不开血糖试纸，市面上血糖试纸的检测方法主要有两种，一种是葡萄糖氧化酶法，一种是葡萄糖脱氢酶法。

图源pixabay

葡萄糖氧化酶试纸对糖类的抗干扰能力强，不会和血中的麦芽糖，乳糖，半乳糖等糖类起反应。但试纸开封后易与空气中氧气发生反应，所以一旦开封后要在3个月内用完，以确保血糖值的准确性。

【GOD介导的抗癌疗法】

癌细胞往往会大量摄取葡萄糖进行糖酵解，以调节肿瘤的发展、维持和转移，这也称为“Warburg效应”。 因此，癌细胞消耗的葡萄糖至少是正常细胞的10倍，而癌细胞的糖酵解速率比正常细胞增加了30多倍。在肿瘤微环境中，葡萄糖氧化酶介导的催化过程可以有效降低葡萄糖和氧气水平，进而提高微环境的酸度、低氧程度和过氧化氢水平。基于此原理，肿瘤内葡萄糖减少可以有效阻断肿瘤细胞的能量供应，以致“饿死”肿瘤细胞”。

作为肿瘤细胞生长的重要营养物质，葡萄糖的缺乏可以激活新陈代谢和相关信号通路，从而导致细胞死亡。然而，由于毛细血管中的氧气和营养物质是不断供应的，单独使用葡萄糖氧化酶很难完全清除肿瘤组织中的氧气和营养物质。因此，将基于葡萄糖氧化酶的饥饿疗法与其他治疗药物联合应用可能有效增强抗肿瘤治疗效果。

二甲双胍 (Met) 是一种很有前途的抗肿瘤药物，它以己糖激酶2 (HK2) 为靶点，阻断糖酵解过程，从而进一步破坏癌细胞的代谢。研究人员将Met和葡萄糖氧化酶封装到组氨酸/沸石咪唑醇酸骨架-8（His/ZIF-8）中，然后在表面包覆Arg-Gly-Asp（RGD），从而获得所需的纳米药物。这种智能纳米医药以酸性响应的方式呈现出可控的Met和GOD释放行为。释放的Met通过抑制HK2的活性和削弱ATP的产生来阻断糖酵解过程，激活AMP-活化蛋白激酶（AMPK）途径和p53途径，破坏Warburg效应，导致细胞凋亡。根据体外和体内试验表明，糖酵解抑制与饥饿疗法的结合相比基于Met或GOD的单一治疗，展示出有效的癌细胞生长抑制和优越的抗肿瘤特性。这项工作通过干扰细胞新陈代谢，提供了一种先进的治疗策略来对抗癌症^[1]。

基于GOD多模式下的协同治疗不仅有上述一种，在癌症治疗方面真正应用于临床、解决现存肿瘤治疗的难题之前，还有很长一段路要走。

【基于GOD的智能型胰岛素递药系统】

皮下注射胰岛素是糖尿病的主要药物治疗手段，不仅给药不便且易造成患者痛苦。生物医学器件已成为一种新兴的、有前途的透皮蛋白质传递平台。微针贴片可以无痛破坏角质层从而形成药物转运的微通道，该微通道在贴片移除后可迅速恢复。除了口服胰岛素，通过生物响应性（血糖水平、pH等）材料的构建用于药物递送系统，能够在减少药物毒副作用的同时达到治疗性药物可控释放的目的。引入GOD构筑基于酶促反应和血糖响应的药物（胰岛素）递送系统——智能型胰岛素递药系统。

生物微针|图源 WILEY 

在葡萄糖氧化酶催化条件下，葡萄糖和氧气反应生成为葡糖酸内酯和H₂O₂，然后在水性环境中葡糖酸内酯迅速水解为葡糖酸。因此，基于GOD的胰岛素递药系统可分为pH触发和H₂O₂触发型。

（1）pH触发胰岛素释放系统：利用氧化葡萄糖时产生的葡萄糖酸，造成局部pH降低， 进而引发载体结构的变化(解离、溶胀或坍塌) ，从而导致药物释放。

（2）H₂O₂触发胰岛素释放系统：利用氧化葡萄糖时产生的H₂O₂引起PBA-PAH的碳-硼键断裂而分解。载药微粒在0.9mg/ml葡萄糖浓度下保持稳定，在＞1.8mg/ml葡萄糖浓度下才释放胰岛素^[2]。

【相关产品】

↑ 点击图片了解产品详情

本产品是经过基因工程改造的黑曲霉（Aspergillus niger）葡萄糖氧化酶基因的毕赤酵母发酵冻干而成的黄色冻干粉，无动物来源成分。在功能上，GOD可高度专一地转化β-D-葡萄糖，对其它单糖的作用效率很低，除氧速度快，热稳定性好，反应完成后不产生沉淀、浑浊等现象。

文献参考：

[1] Meng X , Lu Z , Lv Q ,et al.Tumor Metabolism Destruction Via Metformin-Based Glycolysis Inhibition and Glucose Oxidase-Mediated Glucose Deprivation for Enhanced Cancer Therapy[J].Social Science Electronic Publishing[2023-08-09].DOI:10.2139/ssrn.4011753.

[2]刘会,李琴雯,胥双,马媤静,何军,蔡鑫,易方.葡萄糖敏感型胰岛素递药系统研究进展[J].中国药师,2021,24(07):353-360.