20 ژوئن 2022 - در تحقیقی که در 17 ژوئن در مجله Science Advances منتشر شد، محققان مؤسسه Whitehead، راهی برای ایجاد سلول‌های چربی ارائه کردند که می‌توانند برای نمایش سطوح مختلف حساسیت به انسولین دستکاری شوند.

پرفسور Rudolf Jaenisch یکی از بنیان گذاران موسسه ی Whitehead، و استاد زیست شناسی در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) ، گفت: با این سلول ها به طور دقیق می توانیم متابولیسم سالم انسولین و همچنین مقاومت به انسولین را که یکی از نشانه های اصلی دیابت نوع 2 است، مدلسازی کنیم. من فکر می کنم این سیستم برای مطالعه مکانیسم های این بیماری واقعا مفید خواهد بود.

مکس فریسن، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه Jaenisch و نویسنده اول این مطالعه، گفت: این واقعا هیجان انگیز است که برای اولین بار می‌توانیم از یک سلول چربی مشتق شده از سلول‌های بنیادی انسانی برای نشان دادن پاسخ واقعی به انسولین استفاده کنیم.

چربی بدن که همچنین به عنوان بافت چربی شناخته می شود، برای تنظیم متابولیسم بدن شما ضروری است و نقش مهمی در ذخیره و آزادسازی انرژی ایفا می کند. هنگامی که سلول های چربی به نام آدیپوسیت ها با هورمون انسولین مواجه می شوند، مولکولهای قند(گلوکز) را از خون می مکند و آنها را برای استفاده ی بعدی در آینده ذخیره می کنند.

اما در طول سالیان متمادی، عواملی مانند ژنتیک، استرس، رژیم‌های غذایی خاص، یا هوا یا آب آلوده می‌توانند این فرآیند را به خطر بیاندازند و منجر به دیابت نوع 2 شوند. در این بیماری سلول های چربی و همچنین سلول های ماهیچه ها و کبد در برابر انسولین مقاوم می شوند و بنابراین قادر به تنظیم سطح قند خون نیستند.

ابزارهای مدل‌سازی دیابت در آزمایشگاه معمولاً موش‌ها یا سلول‌های موجود در ظروف یا لوله آزمایش هستند که هر دوی این سیستم ها مشکلات خاص خود را دارند. موش ها، اگرچه از برخی جهات با انسان قابل مقایسه هستند، اما متابولیسم کاملاً متفاوتی دارند و بیماری های دیابت انسانی مانند حمله قلبی را تجربه نمی کنند، و کشت سلولی در گذشته نتوانسته است نشانگرهای کلیدی دیابت را به روشی قابل مقایسه با بافت های انسانی شبیه سازی کند.

به همین دلیل، فریسن و اندرو خلیل، یکی دیگر از دانشجویان فوق دکترا در آزمایشگاه Jaenisch، تصمیم به ایجاد یک مدل جدید گرفتند. محققان کار خود را با سلول های بنیادی پرتوان انسانی آغاز کردند. این سلول‌ها شکل‌دهنده‌های بدن هستندد و با توجه به شرایط مناسب، می‌توانند ویژگی‌های خاص تقریباً هر نوع سلول انسانی را بروز دهند. آزمایشگاهJaenisch در گذشته از آنها برای تکثیر سلول های کبد، سلول های مغزی و حتی تومورهای سرطانی استفاده کرده است.

آنها تصمیم گرفتند روش موجود را برای تمایز سلول های پرتوان به سلول های چربی بهینه سازی کنند. با کمک این پروتکل آنها سلول‌هایی را ایجاد کردند که شبیه سلول‌های چربی بودند، اما این سلول‌ها شرایط سیگنال‌دهی انسولین سالم یا مقاومت به انسولین را که در بدن انسان در دیابت نوع 2 مشاهده می‌شد، بازتولید نکردند. هنگامی که سلول های چربی سالم در بدن انسان با انسولین مواجه می شوند، با جذب مولکولهای گلوکز از جریان خون، به هورمون انسولین پاسخ می دهند. این سلول‌های چربی آزمایشگاهی این کار را نمی‌کردند، مگر اینکه محققان سطح انسولین را تا هزار برابر بالاتر از سطحی که تاکنون در انسان‌ها مشاهده شده است، افزایش می دادند. فریسن گفت: جذب گلوکز در پاسخ به سطوح طبیعی انسولین، واقعاً وظیفه اصلی یک سلول چربی است، بنابراین اگر این مدل نتواند این کار را انجام دهد، هر چیزی در پایین دست از نظر تحقیقات بیماری نیز درست پیش نخواهد رفت.

فریسن و خلیل تعجب کردند که آیا حساسیت کم سلول های چربی رشد یافته در آزمایشگاه به انسولین می تواند محصول شرایطی باشد که در آن رشد کرده اند. فریسن گفت: ما فکر کردیم که شاید این اتفاق به این دلیل رخ می دهد که ما آنها را در یک محیط کشت مصنوعی، با انواع مکمل های اضافی که ممکن است پاسخ متابولیک آنها را مهار کند، رشد داده ایم.

فریسن و خلیل تصمیم گرفتند از روشی به نام "رویکرد طراحی آزمایشات" استفاده کنند که به محققان امکان می‌دهد نقش عوامل مختلف را بر یک نتیجه خاص بررسی کنند. با آگاهی از این رویکرد، آنها نزدیک به 30 ترکیب مختلف مدیا(محیط کشت) را ایجاد کردند که هر کدام دارای سطوح کمی متفاوت از مواد اصلی مانند گلوکز، انسولین، فاکتور رشدIGF-1 و آلبومین( پروتئین موجود در سرم خون) بودند.

محیطی که بهترین عملکرد را داشت دارای غلظتی از انسولین و گلوکز مشابه با غلظت این دو ماده در بدن انسان بود. هنگامی که در این محیط جدید سلولها را رشد دادند، سلول ها به غلظت های بسیار پایین تری از انسولین واکنش نشان دادند، درست مانند سلول های بدن. فریسن گفت: ما دریافتیم که این سلولهایی که در محیطی مشابه با محیط درون بدن ما از نظر غلظت انسولین و گلوکز رشد می کنند، سلول های چربی سالم بدن ما هستند. در ادامه می‌خواستیم ببینیم که آیا می‌توانیم از این سلولها یک مدل بیماری بسازیم، و آنها را تبدیل به سلولهای چربی مقاوم به انسولین کنیم، همانطور که در پیشرفت دیابت نوع 2 مشاهده می‌کنیم.

برای از بین بردن حساسیت سلول ها، آنها محیط های کشت را برای مدت کوتاهی با انسولین اشباع کردند. این باعث گردید که سلول ها نسبت به هورمون انسولین حساسیت کمتری نشان دهند و پاسخی مشابه با سلول های چربی دیابتی یا پیش دیابتی در یک فرد زنده، را نمایش دهند.

سپس محققان توانستند نحوه واکنش سلول‌ها به این تغییر را مطالعه کنند، به عنوان مثال بیان ژنها در سلول‌های مقاوم به انسولین و سلول‌های سالم را بررسی کردند، تا ژنتیک اساسی مقاومت به انسولین را کشف کنند. آنها شاهد تغییرات کوچکی در بسیاری از ژن‌هایی بودند که متابولیسم را تنظیم می‌کنند، که به نظر می‌رسد که به کمبود متابولیسم یا میتوکندریدر این سلولهای مقاوم به انسولیناشاره می‌کند.

فریسن گفت: چیزی که ما می‌خواهیم در آینده دنبال کنیم و بفهمیم مشکلی است که در متابولیسم آنها ایجاد می شود، ما امیدواریم که روش برطرف کردن این مشکل را نیز بیابیم.

اکنون که آنها این مدل جدید را برای مطالعه ی مقاومت به انسولین در سلول های چربی ایجاد کرده اند، محققان امیدوارند که روش های مشابهی را برای سایر سلول هایی که تحت تاثیر دیابت قرار می گیرند، ایجاد کنند. فریسن گفت: به نظر می رسد با تغییراتی بتوانیم این روش را برای سایر بافت ها نیز اعمال کنیم. در آینده، امیدواریم که این امر منجر به ایجاد یک سیستم یکپارچه برای تمام بافت‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی، از جمله کبد، ماهیچه‌های اسکلتی، و سایر انواع سلول‌ها شود تا نحوه ی پاسخگویی واقعاً قوی به انسولین را درک کنیم و درمانهایی برای مقاومت به انسولین بیابیم.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2022-06-lab-grown-fat-cells-scientists-diabetes.html