A tudósok újrateremtik az agyi neuronokat az elhízás tanulmányozása és a kezelés személyre szabása érdekében

A Cedars-Sinai által tesztelt technológia új utat kínál az elhízás megértéséhez és a terápiák potenciális értékeléséhez

neuronokat

A tudósok újrateremtették az elhízott betegek agyi idegsejtjeit a "betegség egy csészében" technológiával, új módszert kínálva az agy elhízásban betöltött szerepének tanulmányozására, és esetleg segítenek a kezelések egyedi személyre szabásában.

"Megtettük az első lépést egy olyan nagyszerű platform kifejlesztésében, amely potenciálisan felhasználható a kísérleti terápiák konkrét betegekre gyakorolt ​​hatásainak értékelésére" - mondta Dhruv Sareen, PhD, a Cedars-Sinai biomedicina tudományok adjunktusa. "Végül egyengetjük az utat a személyre szabott orvoslás előtt, amelyben a gyógyszereket testreszabhatjuk az elhízott, különböző genetikai háttérrel és betegséggel rendelkező betegek számára."

Sareen a Cedars-Sinai nyomozók által vezetett és a Cell Stem Cell folyóiratban ma közzétett, az eredményekről szóló tanulmány vezető szerzője.

Az amerikai felnőttek több mint egyharmada elhízott, ez az állapot a szövetségi statisztikák szerint nagyobb kockázatot jelent a szívbetegségek, agyvérzés, a cukorbetegség és bizonyos rákos megbetegedések szempontjából. "Ezt a tanulmányt azért szerettük volna elvégezni, mert az elhízás és a kapcsolódó anyagcsere-betegségek globális járványok, amelyek minden évben riasztóan növekednek." - mondta Sareen. "Még aggasztóbb a gyermekkori elhízás növekedése, amelynek tartós hatása lehet a jövő generációira."

Az új tanulmány az agy hipotalamusz területére összpontosított, amely szabályozza az éhséget, a szomjúságot, a testhőmérsékletet és a hormonális kontrollt igénylő egyéb funkciókat. Egyes tanulmányok szerint az elhízás részben bizonyos hipotalamusz neuronok genetikai mutációiból származhat. Ezek az idegsejtek olyan vegyi anyagokat termelnek és reagálnak azokra, amelyek befolyásolják az anyagcserét, és segítik az agy és a gyomor-bél traktus kommunikációját. Ha ezek az idegsejtek meghibásodnak, akkor az egyénnek problémát okozhat, ha tele van, és abba kell hagynia az evést, ami súlygyarapodáshoz vezet.

"Végül egyengetjük az utat a személyre szabott orvoslás előtt, amelyben a gyógyszereket testreszabhatjuk az elhízott, különböző genetikai háttérrel és betegséggel rendelkező betegek számára."

"Annak megértése, hogy ez a jelzési folyamat hogyan működik sejtszinten, fontos ahhoz, hogy az elhízás jövőbeli kezelési stratégiáihoz nagyon szükséges nyomokat nyújtsunk" - mondta Sareen. "De a folyamatot nehéz kivizsgálni, mert az élő betegek hipotalamusz szövetei nem érhetők el közvetlen vizsgálat céljából."

Az új tanulmány bemutatja ezt az akadályt azáltal, hogy őssejt-technológiával reprodukálja a hypothalamus neuronokat a testen kívül.

Vizsgálatukhoz a nyomozók öt túlsúlyos és hét normál testsúlyú egyén véréből és bőrsejtjeiből vettek mintát. A túlzott elhízás meghatározása szerint a testtömeg-indexe 50 vagy annál magasabb volt, szemben a normál pontszám 25 alatt. A kutatók genetikailag átprogramozták ezeket a sejteket indukált pluripotens őssejtekké (iPSC), amelyek bármilyen típusú sejtet létrehozhatnak a testben. Az iPSC-ket arra késztették, hogy létrehozzák a speciális hipotalamusz neuronokat. Előállításuk módja miatt ezek a "csészében lévő neuronok" megfeleltek az eredeti sejteket adományozó beteg genetikájának.

Amikor a kutatók összehasonlították a túlsúlyos egyedek iPSC által generált idegsejtjeit a normál testsúlyú egyének idegsejtjeivel, jelentős különbségeket találtak. A túlsúlyos idegsejtek több genetikai mutációt tartalmaztak, és kórosan reagáltak az éhséget, a jóllakottságot és az anyagcserét szabályozó hormonokra.

"Ezek a megállapítások azt mutatták, hogy az iPSC technológia hatékony módszer az elhízás tanulmányozására, és arra, hogy a gének és a környezet közötti kölcsönhatások hogyan befolyásolhatják annak fejlődését" - mondta Sareen, aki a Cedars-Sinai Kormányzótanács Regeneratív Orvostudományának Indukált Pluripotens Őssejt Alapmunkáját irányítja. Intézet. "Megbízhatóan és hatékonyan megkülönböztettünk több iPSC-t hipotalamusz neuronokká, és kifinomult gén expresszió és statisztikai technikák segítségével kimutattuk, hogy ezek az idegsejtek hasonlóak az emberi hipotalamusz szövetekhez."

Hozzátette, hogy a módszer teljes potenciáljának megvalósítása előtt több közbenső lépés van.

Uthra Rajamani, PhD, a Cedars-Sinai kutató tudós és a tanulmány első szerzője szerint a tanulmány megállapításainak egyik korlátja, hogy a testben a speciális hipotalamusz neuronok kommunikálnak az agy más központjaival, valamint a bélrel, a májjal, a hasnyálmiriggyel és más szervek. Ezt az integrációt nehéz egy edényben csak egy sejttípussal reprodukálni.

"A jövőbeni tanulmányok során szeretnénk bemutatni az iPSC által generált hipotalamusz neuronok és más releváns sejttípusok közötti funkcionális kommunikációt, és létrehozni a megfelelő emberi áramköröket egy edényben - ahol ezek az idegsejtek kommunikálhatnak más szervekkel, mint egy emberi testben, - mondta Rajamani.

Sareen és Rajamani mellett a vizsgálati csoportba Cedars-Sinai nyomozók tartoztak a Genomikai Magból, a Metabolizmus és Mitokondriális Kutatómagból és a Smidt Szív Intézetből; és a Kaliforniai Egyetemről, Irvine.

A sejt-őssejt-tanulmány a Cedars-Sinai Precision Health kezdeményezés része, amelynek célja a legújabb technológia és a legjobb kutatások fejlesztésének ösztönzése a legfinomabb klinikai gyakorlattal párosulva, hogy a személyre szabott egészség új korszakát gyorsan lehetővé tegye.

Finanszírozás: A kiadványban közölt kutatásokat a Cedars-Sinai intézményi programalapok és az Országos Egészségügyi Intézetek Transzlációs Tudományának Fejlesztésének Nemzeti Központja támogatta az UCLA CTSI UL1TR000124 szám alatt.

Fénykép: Kétféle hipotalamusz neuron (magenta és cián), amelyek indukált pluripotens őssejtekből származtak az agy és az elhízás Cedars-Sinai által vezetett tanulmányának részeként. Írta: Cedars-Sinai Kormányzótanács Regeneratív Orvostudományi Intézet.