系统对游离脂肪酸的研究显示代谢疾病的新角色

研究人员已经开发出一种技术,猎鹰,分析游离脂肪酸的影响在任何细胞类型,并发现2型糖尿病的基因可能会进一步增加糖尿病风险当细胞处于高脂肪的环境。

高水平的脂肪分子游离脂肪酸在血液中几种疾病的共同危险因素,包括2型糖尿病和癌症。学习脂肪酸与体内细胞可以帮助研究人员更好地理解导致疾病的生物机制和开发新的治疗方法。但是,直到最近,没有方法来系统地研究不同细胞中脂肪酸的影响。

现在实验室的研究人员安娜Greka,协会成员在麻省理工和哈佛大学,已经开发出一种平台叫做猎鹰(脂肪酸图书馆综合本体),可以系统地剖面的影响范围广泛的不同的游离脂肪酸在任何感兴趣的细胞类型,包括疾病的细胞模型。

的一项研究中描述的方法,细胞代谢,允许科学家揭露细胞大量的游离脂肪酸,模拟体内环境,测量细胞的变化基因活性,形状或形态、生存、脂肪成分,和其他重要特征。

使用他们的方法对人类胰腺β细胞,2型糖尿病的细胞模型,科学家们发现,一些不饱和脂肪酸acids-long认为是有利于濒于毒性细胞。分类脂肪酸的发现表明,传统方法不能准确反映分子细胞在健康和疾病。根据他们的数据,团队想出了一个分子进行分类的新方法。

和广泛的测量基因活性的细胞接触时,或“不安”,脂肪酸,科学家们还发现了基因与2型糖尿病风险显示改变脂肪酸曝光后活动。科学家们说,这些基因可能解释高血液中的脂肪水平可以提高糖尿病的风险基因的人容易受到障碍。

此外,由于猎鹰大图书馆的脂肪酸的影响分析,团队能够瞄准一个基因,帮助调节分子的毒性作用。没有其他方法确定这种基因,因为他们要么独自看着遗传风险不考虑油脂(脂肪分子)的影响,或者他们使用只有一个脂肪酸,棕榈酸,有毒的脂类的代表。

“猎鹰已经允许我们集成环境暴露的影响和遗传风险来获得新的见解代谢性疾病的机制。没有这种方法,我们就没有发现关键操作只有在nexus的监管机构和糖尿病有关的基因和脂质环境,细胞接触,”朱莉安娜Coraor炸说MD /博士。学生广泛、哈佛医学院麻省理工学院和co-first作者研究。

“这项研究背后的想法是开发一个系统的方法来研究引起的表型不同的脂肪酸在任何感兴趣的细胞类型。我们感到欣慰的是,猎鹰已经激励别人去探索这个概念在自己的系统中,”尼古拉Wieder说co-first作者在纸上和访问广泛的博士后研究员。

许多合作者广泛和其他机构的工作,包括贝丝史蒂文斯Broad研究所成员,同时也是哈佛医学院的副教授和波士顿儿童医院的一名调查员,Broad研究所科学家安妮木匠,他也是高级主管细胞成像平台和协作开发的画,一个基于图像的细胞分析技术,是猎鹰平台的一部分。

技术需要飞行

先前的研究只有少数脂肪酸测试一次,所以Greka实验室大规模开发猎鹰来研究它们。为此,Wieder Coraor炸,和他的同事们克服了一个重要障碍:他们找到了一个方法来交付脂肪酸,它不溶于水,使用现有的高通量细胞系统和在人类血液浓度相似。

“我们组的研究基本的细胞机制使用可伸缩的方法,膜蛋白与特定的兴趣。我们仍然不了解蛋白质与脂质在他们的社区交互规范他们的行为,因为脂质很难研究,特别是在规模。这种差距在我们的科学知识是猎鹰的灵感,“Greka说,这项研究的资深作者,同时也是哈佛医学院副教授,在布莱根妇女医院的一名医生。

研究人员用猎鹰61脂肪酸的影响研究在人类胰腺β细胞。他们发现20的分子导致毒性反映那些与2型糖尿病有关。

一半以上的这些都是单不饱和脂肪酸,令人惊讶的对细胞的影响。例如,一些人更比饱和脂肪酸的毒性,通过增加细胞膜的刚度。和一些脂肪酸在不同的细胞类型显示不同程度的毒性。

“单不饱和脂肪酸不是一组脂肪酸诱导类似表型”Coraor炸说。“似乎有一些中性或防护,同时有一整群单不饱和脂肪酸这似乎是有毒的。”She added that this finding opens a new avenue of research into the actions of fatty acids in different cell types and disease models.

研究小组发现25之前基因与2型糖尿病的风险,也改变脂肪酸曝光。GLP1R,一个基因是一个著名的药物目标2型糖尿病和种发现科学家说是猎鹰的交叉验证的方法。

另一个基因,生产商,以前从未被标记作为一个关键调节器在胰腺β细胞生物学,与糖尿病有关,或条件,提供血液中脂质。但通过使用猎鹰,团队显示生产商保护胰腺β细胞毒性作用的脂肪酸。

猎鹰的未来

作者说,研究人员可以“猎鹰”协议适用于任何细胞脂肪酸的影响。例如,他们的论文表明某些脂肪酸对小胶质细胞有毒害作用,与阿尔茨海默氏症。其他广泛的研究者们已经开始使用猎鹰研究脂肪酸在脂肪细胞,神经元和免疫细胞。

Wieder和Coraor炸补充说,发现用猎鹰将打开门来更好的理解疾病的进程。它也可能影响未来的疗法。

“其中一个想法是利用脂肪酸剖面测量病人的血作为个性化的工具或个性化医疗,“Wieder说。“只要你可以想出一个细胞模型的相关的疾病你想学习和脂质作为环境危险因素,你可以把它插在开始探索。”