Клеточный имплантат может ускорить восстановление биологических часов
Исследователи из Университета Райса и Северо-Западного университета создали клеточные «фабрики лептина», которые в опытах на мышах и макаках ускорили перестройку биологических часов после резкого сдвига светового режима — аналога смены часовых поясов.
Исследователи генетически модифицировали человеческие клетки пигментного эпителия сетчатки, заставив их непрерывно вырабатывать лептин — гормон, участвующий в регуляции обмена веществ и аппетита. Клетки заключили в микроскопические капсулы из альгината: их поры пропускали питательные вещества и лептин, но не позволяли иммунным клеткам напрямую контактировать с имплантатом. После подкожной инъекции лептин оставался в крови мышей до 48 часов, а у макак его уровень становился неопределяемым через три–семь дней; спустя две недели в капсулах оставалось лишь небольшое количество жизнеспособных клеток.
В опытах на мышах терапию проверили при четырехчасовом сдвиге цикла свет–темнота в обе стороны. При переводе режима на более позднее время контрольной группе требовалось для адаптации в среднем 3,1 дня, а мышам, получившим клетки, — 2,3 дня; при сдвиге в обратную сторону терапия также ускоряла перестройку. Затем метод испытали на макаках-крабоедах — дневных животных, чей режим сна и бодрствования ближе к человеческому. После шестичасового сдвига в любую сторону их биологические ритмы перестраивались примерно на сутки раньше, чем у животных из контрольной группы.
Чтобы оценить перестройку биологических часов, исследователи отслеживали активность животных, частоту сердечных сокращений и внутреннюю температуру тела, а сон макак дополнительно анализировали с помощью электроэнцефалографии. По всем трем циркадным показателям животные с клеточными имплантатами быстрее переходили на новый режим. В первые три дня после процедуры ученые не выявили устойчивых различий в продолжительности бодрствования, быстрого и медленного сна между экспериментальной и контрольной группами. Однако после сдвига режима на более раннее время у макак на вторую и третью ночи усиливалась дельта-активность во время медленного сна — показатель, который авторы связывают с его восстановительной функцией.
Точный механизм действия терапии пока неизвестен. Авторы предполагают, что лептин не переводит биологические часы самостоятельно, а повышает чувствительность циркадной системы к свету либо влияет на нее через пищевое поведение и другие метаболические сигналы. Применяемые для коррекции джетлага световая терапия, изменение времени приема пищи и мелатонин требуют точного соблюдения расписания. Капсулы же способны несколько дней поддерживать небольшое повышение уровня лептина без приема препарата строго по часам, хотя их подкожное введение заметно сложнее и инвазивнее существующих методов.
В доклинических экспериментах терапия не вызвала признаков системной токсичности. У двух макак, участвовавших в оценке безопасности, исследователи не обнаружили клинически значимых изменений массы тела, уровня тромбоцитов и показателей работы печени или почек. За год многократных инъекций у животных не зафиксировали устойчивого снижения веса, однако гистологический анализ показал локальное скопление иммунных клеток и фиброз вокруг капсул, ограничивавшие срок жизни имплантированных клеток. Эти результаты пока не позволяют судить о долгосрочной безопасности метода: его влияние на иммунную систему, а затем эффективность и безопасность для людей еще предстоит изучить.
Дальше исследователи намерены выяснить, как именно лептин влияет на циркадную систему, и доработать капсулы так, чтобы выделение гормона можно было точнее регулировать и повторно запускать при очередной смене режима. В перспективе такой подход мог бы облегчить джетлаг, помочь сменным работникам и людям с другими нарушениями циркадных ритмов. Пока, однако, это только доказательство концепции на животных, а не готовый способ быстро перестроить биологические часы человека.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
