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Transplantierte braune Fettzellen sind vielversprechend für die Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes

die Transplantation brauner Fettzellen könnte eine vielversprechende Behandlung für Fettleibigkeit und Diabetes sein; Mann misst seinen Taillenumfang
  • HUMBLE (menschliche braune Fettzellen) sind weiße Fettzellen, die genetisch verändert wurden, um den energieverbrennenden braunen Fettzellen zu ähneln, die Fettleibigkeit und Diabetes reduzieren.

  • In dieser Studie beobachteten Mäuse, die Transplantate erhielten, wie sich HUMBLE-Zellen zu Zellen entwickelten, die ähnlich wie ihre eigenen braunen Fettzellen funktionierten.

  • Mäuse mit den Transplantaten zeigten eine Verbesserung des Körpergewichts und des Glukosestoffwechsels, was das Risiko für Typ-2-Diabetes verringerte.

Dieser Artikel wurde in den Joslin Diabetes Center News veröffentlicht: 

Fettleibigkeit ist die Hauptursache für Typ-2-Diabetes und damit verbundene chronische Krankheiten, die in diesem Jahr weltweit mehr Menschen das Leben kosten werden als das Covid-19-Coronavirus. Wissenschaftler am Joslin Diabetes Center haben einen Machbarkeitsnachweis für eine neuartige zellbasierte Therapie gegen diese gefährliche Erkrankung geliefert.

Die potenzielle Therapie gegen Fettleibigkeit wäre die Transplantation HUMBLE (menschlicher brauner) Fettzellen, menschlicher weißer Fettzellen, die genetisch verändert wurden, um wärmeerzeugenden braunen Fettzellen ähnlich zu werden, sagt Yu-Hua Tseng, PhD, ein leitender Forscher bei Joslin's Abschnitt über Integrative Physiologie und Stoffwechsel.

Braune Fettzellen verbrennen Energie, anstatt Energie zu speichern, wie dies bei weißen Fettzellen der Fall ist, sagt Tseng, leitender Autor eines Artikels über die Arbeit in Science Translational Medicine. Dabei kann braunes Fett zu hohe Glukose- und Lipidspiegel im Blut senken, die mit Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes in Zusammenhang stehen.

Allerdings neigen Menschen, die übergewichtig oder fettleibig sind, dazu, weniger von diesem nützlichen braunen Fett zu haben – eine Barriere, die HUMBLE-Zellen überwinden sollen, sagt Tseng.

Sie und ihre Kollegen schufen die Zellen aus menschlichen weißen Fettzellen in einem Vorläuferstadium (noch nicht vollständig zu ihrer endgültigen Fettform entwickelt). Die Forscher nutzten eine Variante des Genom-Editierungssystems CRISPR-Cas9, um die Expression eines Gens namens UCP1 zu steigern, das die Entwicklung weißer Fettzellen-Vorläuferzellen zu braunen fettähnlichen Zellen anregt.

Bei der Transplantation in Mäuse ohne Immunsystem entwickelten sich die HUMBLE-Vorläuferzellen zu Zellen, die sehr ähnlich wie die braunen Fettzellen der Mäuse funktionierten, sagt Tseng, der auch Medizinprofessor an der Harvard Medical School ist.

Ihr Team verglich Transplantationen dieser Zellen mit den ursprünglichen weißen Fettzellen bei Mäusen, die eine fettreiche Diät erhielten. Mäuse, denen HUMBLE-Transplantate verabreicht wurden, zeigten eine viel größere Empfindlichkeit gegenüber Insulin und die Fähigkeit, Glukose aus dem Blut zu entfernen (zwei Schlüsselfaktoren, die bei Typ-2-Diabetes beeinträchtigt sind).

Darüber hinaus nahmen die Mäuse, die HUMBLE-Transplantationen erhielten, weniger zu als Mäuse mit transplantierten weißen Fettzellen und blieben im gleichen Bereich wie Tiere, die braune Fettzellen erhielten.

Vielleicht überraschend zeigten die Joslin-Wissenschaftler, dass diese Vorteile hauptsächlich auf Signale der transplantierten Zellen an endogene (vorhandene) braune Fettzellen in den Mäusen zurückzuführen waren. „Zellen in verschiedenen Geweben kommunizieren miteinander“, sagt Tseng. „In diesem Fall haben wir herausgefunden, dass unsere transplantierten HUMBLE-Zellen ein Molekül namens Stickoxid absondern, das von roten Blutkörperchen zu den endogenen braunen Zellen transportiert wird und diese Zellen aktiviert.“

Wenn sich die HUMBLE-Technik weiterhin in der präklinischen Forschung bewährt, könnte es möglicherweise irgendwann möglich sein, diesen Zelltyp für einzelne Patienten zu erzeugen, schlägt Tseng vor. Ein solches Verfahren würde eine winzige Menge der weißen Fettzellen eines Patienten entfernen, die Vorläuferzellen isolieren, diese Zellen modifizieren, um die Expression von UCP1 zu steigern, und dann die resultierenden HUMBLE-Zellen an den Patienten zurückgeben.

Dieser individuelle Ansatz wäre jedoch kompliziert und teuer, weshalb das Tseng-Labor zwei alternative Wege verfolgt, die für den klinischen Einsatz möglicherweise praktischer sind.

Eine Alternative besteht darin, Zellen zu verwenden, die nicht personalisiert sind, sondern in Biomaterialien eingekapselt sind, die die Zellen vor der Abstoßung durch das Immunsystem des Patienten schützen. (Joslin-Forscher und ihre Mitarbeiter untersuchen seit langem solche Materialien für Zelltransplantationen bei Typ-1-Diabetes.) Die andere Option sind Gentherapien, die das UCP1-Gen direkt in weißen Fettvorläuferzellen im Körper exprimieren, sodass diese Zellen HUMBLE-ähnliche Eigenschaften erwerben .

Tseng betont, dass diese Forschung trotz der Covid-19-Pandemie voranschreitet, die Menschen mit Diabetes einem viel höheren Risiko für schwerwiegende Folgen im Falle einer Infektion aussetzt.

„Der Einsatz von Zell- oder Gentherapien zur Behandlung von Fettleibigkeit oder Typ-2-Diabetes war früher Science-Fiction“, sagt sie. „Jetzt werden uns wissenschaftliche Fortschritte wie die Gen-Editing-Technologien CRISPR dabei helfen, den Stoffwechsel, das Körpergewicht, die Lebensqualität und die allgemeine Gesundheit von Menschen mit Fettleibigkeit und Diabetes zu verbessern.“

Diese Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche translationale Medizin im August 2020. 



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