Наночастицы с положительным зарядом для локального лечения ожирения
Исследователи давно ищут способы лечения ожирения — серьёзного состояния, ведущего к гипертонии, диабету, хроническому воспалению и сердечно-сосудистым заболеваниям. Данные также показывают сильную корреляцию ожирения с раком.
Развитие жировых клеток (адипоцитов) включает не только активацию специфических генов, но и их рост за счёт накопления липидов. Однако избыточное накопление липидов делает клетки нездоровыми.
Проблема прицельного воздействия на жир
Главная сложность в лечении ожирения — возможность прицельно воздействовать на конкретные жировые депо, которые не являются непрерывной тканью. Существует два основных типа жира:
- Висцеральный — окружает внутренние органы (живот).
- Подкожный — находится под кожей.
До сих пор не было способа специфически лечить висцеральную жировую ткань, а методы для подкожного жира (например, липосакция) — инвазивны и разрушительны.
Новый подход: катионные наноматериалы
Два новых исследования учёных из Columbia Engineering и Columbia University Irving Medical Center (CUIMC) предлагают метод лечения ожирения с помощью катионных наноматериалов. Они могут прицельно воздействовать на определённые области жира, подавляя нездоровое накопление липидов в увеличенных адипоцитах, не разрушая ткань.
- Первая работа в Nature Nanotechnology посвящена висцеральному жиру (животу).
- Вторая в Biomaterials — подкожному жиру и хроническому воспалению.
Исследователи под руководством Ли Цяна и Кама Леонга учли, что жировая ткань содержит много отрицательно заряженного внеклеточного матрикса (ECM). Они предположили, что эта сеть может служить «системой магистралей» для положительно заряженных молекул. Они ввели положительно заряженный наноматериал PAMAM generation 3 (P-G3) мышам с ожирением. P-G3 быстро распространился по ткани.
Неожиданный эффект
Введение P-G3 отключило программу накопления липидов в жировых клетках, и мыши потеряли вес. Это было неожиданно, так как известная функция P-G3 — нейтрализация отрицательно заряженных патогенов для снижения воспаления.
«Мы использовали катионный заряд для омоложения здоровых жировых клеток — эту технику ещё никто не применял для лечения ожирения», — говорит Ли Цян.
Двойное действие P-G3
Исследования показали, что P-G3 обладает интригующим двойным эффектом:
- Способствует образованию новых жировых клеток.
- Разъединяет процесс накопления липидов и «домашние» функции адипоцитов, подавляя нездоровое накопление в увеличенных клетках.
В результате у мышей формировались более метаболически здоровые, маленькие и молодые жировые клетки, подобные тем, что есть у новорождённых и спортсменов. Этот эффект подтвердился и на биоптатах человеческого жира.
«С P-G3 жировые клетки остаются жировыми, но не могут "вырасти"», — поясняет Кам Леонг.
Будущие применения: доставка лекарств и эстетика
Учёные видят несколько перспектив:
- Эстетическая медицина: локальные инъекции P-G3 в конкретные подкожные депо (аналогично Botox).
- Платформа для доставки: создание на основе P-G3 системы для прицельной доставки лекарств или генной терапии в заданное жировое депо. Это может, например, избавить от системных побочных эффектов такие препараты, как тиазолидиндионы (TZDs), используемые при диабете 2 типа, но связанные с риском сердечной недостаточности.
«Мы можем уменьшать жир прицельно — в любом месте — безопасно, не разрушая клетки. Это большой прорыв», — заключает Ли Цян.