Технологията, тествана от Cedars-Sinai, предлага нов начин за разбиране на затлъстяването и потенциална оценка на терапиите за него

неврони

Учените пресъздадоха мозъчни неврони на пациенти със затлъстяване, използвайки технологията "болест в чиния", предлагайки нов метод за изследване на ролята на мозъка в затлъстяването и евентуално да помогне за приспособяване на лечението към конкретни индивиди.

„Направихме първата стъпка в разработването на страхотна платформа, която потенциално би могла да се използва за оценка на ефектите на експерименталната терапия върху конкретни пациенти“, каза д-р Друв Сарин, асистент по биомедицински науки в Cedars-Sinai. „В крайна сметка ние проправяме пътя за персонализирана медицина, при която лекарствата могат да бъдат персонализирани за пациенти със затлъстяване с различен генетичен произход и състояния на заболяването.“

Сарин е старши автор на проучване за констатациите, водено от изследователите от Cedars-Sinai и публикувано днес в списанието Cell Stem Cell.

Повече от една трета от възрастните в САЩ са със затлъстяване, състояние, което ги излага на по-висок риск от сърдечни заболявания, инсулт, диабет и някои видове рак, според федералната статистика. "Искахме да направим това проучване, защото затлъстяването и свързаните с него метаболитни заболявания са глобални епидемии, които се увеличават тревожно всяка година." - каза Сарин. "Още по-тревожно е увеличаването на детското затлъстяване, което може да има трайни последици за бъдещите поколения."

Новото проучване се фокусира върху зоната на мозъка в хипоталамуса, която регулира глада, жаждата, телесната температура и други функции, изискващи хормонален контрол. Някои проучвания предполагат, че затлъстяването може да бъде резултат отчасти от генетични мутации в някои хипоталамусни неврони. Тези неврони произвеждат и реагират на химикали, които влияят на метаболизма и помагат на мозъка и стомашно-чревния тракт да комуникират помежду си. Когато тези неврони функционират неправилно, човек може да има проблеми с усещането, когато са пълни и трябва да спре да яде, което води до наддаване на тегло.

„В крайна сметка ние проправяме пътя за персонализирана медицина, при която лекарствата могат да бъдат персонализирани за пациенти със затлъстяване с различен генетичен произход и състояния на заболяването.“

„Разбирането как работи този процес на сигнализиране на клетъчно ниво е важно за осигуряването на така необходимите улики за бъдещи стратегии за лечение на затлъстяването“, каза Сарин. "Но процесът е труден за изследване, тъй като хипоталамусните тъкани от живи пациенти не са лесно достъпни за директно изследване."

Новото проучване показва начин за заобикаляне на тази бариера чрез използване на технология на стволови клетки за възпроизвеждане на хипоталамусни неврони извън тялото.

За своето проучване изследователите взели проби от кръв и кожни клетки от пет свръхдебели индивиди и седем индивида с нормално тегло. Супер-затлъстяването се определя като индекс на телесна маса 50 или по-висок спрямо нормален резултат под 25. Изследователите генетично препрограмират тези клетки в индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSC), които могат да създадат всякакъв тип клетки в тялото. IPSCs бяха принудени да генерират специалните хипоталамусни неврони. Поради начина, по който са произведени, тези "неврони в чиния" съответстват на генетиката на отделния пациент, дарил оригиналните клетки.

Когато изследователите сравняват iPSC генерираните неврони на свръхдебелите индивиди с тези на индивиди с нормално тегло, те откриват значителни разлики. Свръхдебелите неврони съдържаха множество генетични мутации и реагираха необичайно на няколко хормона, които регулират глада, ситостта и метаболизма.

„Тези открития показаха, че iPSC технологията е мощен метод за изследване на затлъстяването и как взаимодействията между гените и околната среда могат да повлияят на неговото развитие“, каза Сарин, който ръководи Институцията за индустрирани плурипотентни ядра на стволови клетки в Регенеративната медицина на Управителния съвет на Сидър-Синай Институт. "Надеждно и ефективно диференцирахме множество iPSC в хипоталамусни неврони и, използвайки усъвършенствана генна експресия и статистически техники, показахме, че тези неврони са подобни на човешките хипоталамусни тъкани."

Той добави, че има няколко междинни стъпки, преди пълният потенциал на метода да бъде реализиран.

Д-р Утра Раджамани, учен от Cedars-Sinai и първият автор на изследването, каза, че едно от ограниченията на констатациите на проучването е, че в тялото специалните хипоталамусни неврони комуникират с други центрове на мозъка, както и с червата, черния дроб, панкреаса и други органи. Тази интеграция е трудна за възпроизвеждане в ястие, като се използва само един тип клетки.

„В бъдещи проучвания бихме искали да покажем функционална комуникация между генерирани от iPSC хипоталамусни неврони и други подходящи типове клетки, а също така да създадем съответни човешки вериги в чиния - където тези неврони могат да комуникират с други органи, както правят в човешкото тяло, "Каза Раджамани.

Освен Сарин и Раджамани, изследователският екип включваше изследователи от Cedars-Sinai от Ядрото на геномиката, Ядрото за метаболизъм и митохондрии и Института за сърцето на Смид; и от Калифорнийския университет, Ървайн.

Изследването на клетъчните стволови клетки е част от инициативата Cedars-Sinai Precision Health, чиято цел е да стимулира развитието на най-новите технологии и най-добрите изследвания, съчетани с най-добрата клинична практика, за да даде бързо възможност за нова ера на персонализирано здраве.

Финансиране: Изследванията, докладвани в тази публикация, са подкрепени от институционални програмни фондове на Cedars-Sinai и Националния център за развитие на транслационната наука на Националните здравни институти под номер на наградата UCLA CTSI UL1TR000124.

Снимка: Два вида хипоталамусни неврони (в магента и циан), които са получени от индуцирани плурипотентни стволови клетки като част от изследване на мозъка и затлъстяването, проведено от Cedars-Sinai. От Управителния съвет на Cedars-Sinai Институт по регенеративна медицина.