Пересаженные клетки, похожие на бурый жир, обещают лечить ожирение и диабет

Ожирение является основной причиной диабета 2 типа и связанных с ним хронических заболеваний, которые вместе убьют больше людей во всем мире в этом году, чем коронавирус Covid-19. Ученые из Диабетического центра Джослин представили доказательство концепции новой клеточной терапии против этого опасного состояния.

Потенциальная терапия ожирения могла бы пересадить СМЕЩЕННЫЕ (человеческие коричневые) жировые клетки, белые жировые клетки человека, которые были генетически модифицированы, чтобы стать похожими на выделяющие тепло бурые жировые клетки, говорит Ю-Хуа Цзэн, доктор философии, старший научный сотрудник Joslin’s Секция интегративной физиологии и метаболизма.

Бурые жировые клетки сжигают энергию, а не накапливают ее, как белые жировые клетки, — говорит Ценг, старший автор статьи о работе в области научной трансляционной медицины . При этом бурый жир может снизить чрезмерный уровень глюкозы и липидов в крови, связанный с метаболическими заболеваниями, такими как диабет.

Тем не менее, люди с избыточным весом или ожирением, как правило, имеют меньше этого полезного бурого жира — барьера, который СОМНЕННЫЕ клетки призваны преодолеть, говорит Ценг.

Она и ее коллеги создали клетки из белых жировых клеток человека на стадии предшественника (еще не полностью развившейся в свою окончательную жировую форму). Исследователи использовали вариант системы редактирования генома CRISPR-Cas9 для усиления экспрессии гена под названием UCP1, который заставляет предшественников белых жировых клеток развиваться в клетки, похожие на коричневый жир.

Пересаженные мышам, лишенным иммунной системы, клетки-предшественники HUMBLE превратились в клетки, которые функционировали очень похоже на собственные коричневые жировые клетки мышей, говорит Ценг, который также является профессором медицины в Гарвардской медицинской школе.

Ее команда сравнила трансплантаты этих клеток с исходными белыми жировыми клетками у мышей, которых посадили на диету с высоким содержанием жиров. Мыши, которым была сделана трансплантация HUMBLE, показали гораздо большую чувствительность к инсулину и способность выводить глюкозу из крови (два ключевых фактора, нарушенных при диабете 2 типа).

Кроме того, мыши, получавшие трансплантаты HUMBLE, прибавляли в весе меньше, чем мыши с трансплантированными белыми жировыми клетками, оставаясь в том же диапазоне, что и животные, которым вводили коричневые жировые клетки.

Возможно, удивительно, что ученые из Джослина продемонстрировали, что эти преимущества в основном связаны с сигналами от трансплантированных клеток к эндогенным (существующим) коричневым жировым клеткам у мышей. «Клетки в разных тканях взаимодействуют друг с другом», — говорит Ценг. «В этом случае мы обнаружили, что наши трансплантированные клетки HUMBLE секретируют молекулу, называемую оксидом азота, которая переносится эритроцитами к эндогенным коричневым клеткам и активирует эти клетки».

Ценг предполагает, что если метод HUMBLE продолжит доказывать свою эффективность в доклинических исследованиях, возможно, в конечном итоге удастся создать этот тип клеток для отдельных пациентов. Такая процедура удалит крошечное количество белых жировых клеток пациента, выделит клетки-предшественники, изменит эти клетки, чтобы повысить экспрессию UCP1, а затем вернет полученные HUMBLE-клетки пациенту.

Однако такой индивидуальный подход был бы сложным и дорогостоящим, поэтому лаборатория Tseng использует два альтернативных пути, которые могут быть более практичными для клинического использования.

Одна альтернатива — использовать клетки, которые не персонализированы, а вместо этого инкапсулированы с помощью биоматериалов, которые защищают клетки от отторжения иммунной системой пациента. (Исследователи Joslin и их сотрудники давно изучают такие материалы для трансплантации клеток при диабете 1 типа.) Другой вариант — это генная терапия, которая напрямую экспрессирует ген UCP1 в клетках-предшественниках белого жира в организме, так что эти клетки приобретают HUMBLE-подобные свойства. .

Ценг подчеркивает, что это исследование продвигается вперед, несмотря на пандемию Covid-19, из-за которой люди с диабетом подвергаются гораздо более высокому риску серьезных исходов, если они инфицированы.

«Использование клеточной или генной терапии для лечения ожирения или диабета 2-го типа раньше было научной фантастикой», — говорит она. «Теперь научные достижения, такие как технологии редактирования генов CRISPR, помогут нам улучшить обмен веществ, массу тела, качество жизни и общее состояние здоровья людей с ожирением и диабетом».

Ведущим автором статьи о трансляционной медицине является Чи-Хао Ван, доктор философии. Мортен Лунд из Джослина, Тиан Лиан Хуанг, Мэтью Лайнс, Фарназ Шамси и Джастин Дарси также внесли свой вклад. Среди других соавторов — Аккалия Фу и Ника Даниал из Института рака Дана-Фарбер; Рокус Кристт из Национального университета Сингапура; Луис Лейрия из Университета Сан-Паулу; Беннетт Гринвуд, Нивен Нараин, Владимир Толстиков и Майкл Кибиш из BERG; Кайл Смит и Сьюзан Хаген из Медицинского центра диаконис Бет Исраэль; Брайс Эмануэли из Копенгагенского университета; и Ён-Тэ Чанг из Университета науки и технологий Пхохана. Основное финансирование было предоставлено Национальным институтом здравоохранения и Министерством науки и технологий Тайваня.