Ученые против лишнего веса: как российские технологии меняют взгляд на лечение ожирения

Фото: Studio Romantic/Shutterstock/Fotodom

В Москве стартовал IV Международный конгресс «Ожирение и метаболические нарушения. Осознанная перезагрузка». Одной из главных тем первого дня стало объединение усилий практикующих врачей и ученых-биологов из Медицинского научно-образовательного института МГУ имени М.В. Ломоносова. Исследователи представили подходы, которые в перспективе позволят лечить тяжелые формы ожирения точечно, управляя клетками внутри самого организма.

Ожирение - это не просто «много еды»

Как отметила директор НМИЦ эндокринологии Минздрава России, член-корреспондент РАН Наталья Мокрышева, каждый пациент с избыточным весом - это целая вселенная. При одном и том же индексе массы тела один человек страдает от артериальной гипертензии и болей в суставах, другой практически не предъявляет жалоб, а третий годами живет с ночным апноэ.

Особое внимание эксперт уделила моногенным формам ожирения - редким состояниям, вызванным поломкой одного гена. В этих случаях ребенок начинает стремительно набирать вес с раннего детства. Для части таких пациентов уже существуют персонализированные препараты, которые способны кардинально изменить течение болезни при своевременной диагностике.

Жировая ткань - самый динамичный орган

Долгое время считалось, что жировая ткань - пассивное «депо» для излишков калорий. Ученые МГУ показали, что на самом деле это один из самых динамичных и сложных органов человека, важный эндокринный орган, который постоянно обновляется.

Константин Кулебякин, заместитель директора по науке и директор Центра регенеративной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова, сформулировал современную парадигму так:

- Ожирение - это не проблема избыточного накопления питательных веществ. А патология, связанная с нарушением обновления жировой ткани. Мы не должны стремиться всеми силами подавить адипогенез (блокировать появление новых жировых клеток. - Ред.). Нужно восстановить способность жировой ткани к самостоятельному обновлению и поддержанию своей функции.

Биологи МГУ обнаружили небольшую популяцию регуляторных стволовых клеток (5–10%), которые через короткие химические сигналы «командуют» остальными клетками жировой ткани. При развитии инсулинорезистентности (то есть нечувствительности тканей к гормону инсулину) количество этих клеток резко снижается.

В Центре регенеративной медицины уже создан первый препарат для восстановления ниши стволовой клетки (ниша в данном случае означает микроокружение, которое поддерживает стволовые клетки, регулирует их поведение и сохраняет их ключевые свойства). Эта разработка вышла на стадию клинических испытаний у людей - сейчас препарат проверяют для лечения мужского бесплодия. Исследования показывают, что можно «чинить» не саму стволовую клетку, а ее окружение, и делать это уже не в пробирке, а в теле человека. Та же логика, по мнению ученых, применима и к жировой ткани.

Фото: Studio Romantic/Shutterstock/Fotodom

Пять оттенков «жира»: атлас жировой ткани

Петр Тюрин-Кузьмин, доктор биологических наук, доцент кафедры регенеративной медицины МНОИ МГУ, представил атлас жировой ткани человека, построенный на анализе почти 90 тысяч клеток от 34 доноров.

Жировые клетки - адипоциты - оказались неоднородными и разделились минимум на пять функциональных подтипов:

- базальные (запасающие);

- сигнальные (секреторные, молодые);

- взаимодействующие с нейронами;

- склонные к бежевой (термогенной) дифференцировке;

- гипертрофированные (патологические).

При развитии ожирения доля молодых сигнальных клеток падает, а доля гипертрофированных растет. Это позволило выдвинуть гипотезу, что метаболические нарушения связаны не столько с изменением всей ткани, сколько с перераспределением клеточных подтипов.

Цифровой микроскоп: искусственный интеллект читает генетический код клеток

Вадим Чечехин, старший преподаватель кафедры биохимии и молекулярной медицины МНОИ МГУ, представил новый российский инструмент на основе искусственного интеллекта для анализа данных single-cell RNA-seq. Упрощенно говоря, это способ «заглянуть» внутрь отдельных клеток и узнать, какие гены в них работают и насколько активно

Для выполнения такой задачи ученым мало обычного микроскопа. Передовой метод single-cell RNA-seq (секвенирование РНК единичных клеток) позволяет расшифровать генетический код и узнать точную «инструкцию», по которой живет каждая отдельная клетка из десятков тысяч.

Раньше зарубежные компьютерные алгоритмы часто ошибались. Пытаясь объединить и сравнить данные разных исследований, они выдавали невоспроизводимые результаты. То есть один и тот же анализ в разных лабораториях показывал совершенно разные данные.

Новая российская нейросеть работает стабильно на любых тканях и организмах. Она с большой точностью определяет типы клеток и умеет выстраивать траектории их развития (дифференцировки), то есть предсказывать, кем клетка «вырастет» в будущем.

С помощью этого ИИ-инструмента ученые разгадали важную медицинскую загадку: как именно избыток гормона инсулина ломает наш метаболизм. Исследователи изучили ткани пациентов с инсулиномой - редкой опухолью, которая заставляет организм вырабатывать аномально много инсулина.

ИИ показал, что в условиях постоянного избытка этого гормона прогениторные (стволовые) клетки жировой ткани перестают работать нормально. В их генетической программе происходит сбой, они перестраиваются и начинают агрессивно и бесконтрольно превращаться в новые жировые клетки. Это открытие доказывает, что высокий уровень инсулина заставляет тело производить лишний жир, как на конвейере.

Научим организм сжигать жир безопасно

В разговоре с KP.RU Петр Тюрин-Кузьмин так ответил на вопросы о практических горизонтах научных разработок:

- Популярные сегодня инкретиновые препараты (так называемые «уколы стройности», которые, в том числе, активно производят в России. - Ред.) нормализуют пищевое поведение. Человек меньше ест. Но снижение веса ограничено 15-20%. Когда жир составляет две трети массы тела, этого недостаточно. Следующий шаг - заставить организм безопасно сжигать уже накопленный жир.

- Не будет ли серьезных побочных эффектов?

- Если просто активировать расщепление жира, в кровь выходят свободные жирные кислоты. Они усиливают инсулинорезистентность в мышцах и вызывают жировое перерождение печени. Мы ищем другой путь - возможность переводить обычные адипоциты (жировые клетки. – Ред.) в так называемые бежевые. Они сжигают белый жир (основу лишнего веса) до углекислого газа, воды и тепла без токсичных продуктов.

- Какие есть горизонты для перехода в практику?

- Сейчас мы на этапе фундаментальных исследований, но уже тесно сотрудничаем с клиницистами. Наша цель - научиться управлять стволовыми клетками прямо в организме, направлять их в здоровый фенотип (сигнальные или бежевые адипоциты) и не давать превращаться в гипертрофированные (патологические. - Ред.). Совместно с инкретиновыми препаратами такой подход может стать более безопасной и эффективной стратегией.