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病根变良药帮助减肥的生物反应器

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  • 时间:2024/12/29 11:19:26
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只需一次门诊手续,医生也能提高肥胖症患者的代谢水平。这听起来很像医学魔术。肥胖症患者可以将他们的病根——那类存储能量并加宽腰围的脂肪组织——转变为治病的良药。我们来说说这个魔术是怎么变的。首先一名肥胖症患者走进一家诊所,简单地从腹部抽出一点点引起肥胖症的“白色脂肪”。然后医生将取出的脂肪组织放进一个自动的生物反应器里,用化学物质给这些脂肪洗一个大约三周的澡。在这个生物反应器里,“白色脂肪”能够转变为有益的“棕色脂肪”,后者能够帮助人体燃烧卡路里以维持体温。之后患者回到诊所,重新注入之前抽出的那一点脂肪。但转变过后的脂肪组织能够提高患者的新陈代谢、帮助患者减重而不需要痛苦地节食和运动。以上图景来自于初创公司ArdentCellTechnologies,是布莱恩·吉列(BrianGillette)的设想。布莱恩·吉列之前是哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)的生物工程师,如今是医院(NYUWinthropHospital)的研究人员。吉列的团队正在开发能够变出这一魔术的生物反应器。吉列最开始的设想是,把患者的脂肪组织放在一个盒子里运到生物反应器工作的Ardent公司总部。后来他希望去掉运输和处理这两个过程。“我们正在尝试开发足够自动化并且能够在装在诊所里的设备。”吉列对IEEESpectrum说道。吉列说最终的商业模式很像喷墨打印机。“反应器是可重复利用的,配有单个患者剂量的一次性药盒。”他说,“你只需要安装一台反应器,然后给每个患者买一下药盒就行了。”在周一出版的ScientificReports的文章中,吉列和他的合作者们描述了他们的初步实验。他们展示了脂肪的转变过程,这一过程不需要采用基因工程技术,并且同时对老鼠和人的脂肪组织有效。此外他们也将转变后的脂肪组织注射回老鼠体内,证明在研究的八周时间内,转变后的脂肪组织维持有棕色脂肪特性(而不是又变回白色脂肪)。研究者们还未尝试将转变后的脂肪组织注入人体,但是他们希望能够有类似的持久效果,新产生的棕色脂肪组织能够保持其特性八周乃至更长时间。“即使你需要每隔几个月治疗一次,也不会令人嫌烦。”塞缪尔·西亚(SamuelSia)说到。他是论文的共同作者之一,也是哥伦比亚大学的生物医学工程教授。“你可以反复去某家诊所进行脂肪转变,”他说,“这种疗法是可持续的。”超过三分之一的美国人患有肥胖症(并且在大多数其他国家中这一数字正在增长),简单快速的减肥方法自然极具市场潜力。研究肥胖症疗法的研究人员近来对棕色脂肪有浓厚的兴趣。科学家和医生早就知道新生儿有许多棕色脂肪,这种代谢活跃的组织能帮助娇弱的生命保持体温。但棕色脂肪随着人长大而逐渐减少,而且这点棕色脂肪被认为是完全无关紧要的。新英格兰医学期刊(NewEnglandJournalofMedicine)上年的一篇文章颠覆了这一观点。现为国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)肥胖症研究领头人的阿伦·塞佩斯(AaronCypess)领导的团队使用PET扫描揭示了成人体内的棕色脂肪含量。此外,他们还发现瘦子比胖子体内有更高的棕色脂肪含量。“棕色脂肪组织的好处是很少的量就可以产生很大的作用。”吉列解释说。富含棕色脂肪的成人体内大约有50到70克棕色脂肪(略大于一个高尔夫球的质量)。但是“这点棕色脂肪可以占据20%的能量消耗,这是个相当高的比例。”吉列说。所以治疗的目标是提高成人体内的棕色脂肪含量——有多种方法可以将人体内的白色脂肪转变为棕色脂肪——进而减掉多余的体重。许多研究人员正在开发能够实现这一目标的药物,不过大部分试验品都会在人体的其他部位产生有害的副作用。另外有一些研究人员使用冷冻方法来使人体产生棕色脂肪。“已经有一种像是降温背心的设备,你把它扔到冰箱里,然后穿一个小时,”吉列说,“这是一个有效的办法,但是大部分人不愿意受冻。”还有一些研究人员尝试将单个细胞(比如干细胞或白色脂肪细胞)转变为棕色脂肪细胞。吉列说,Ardent公司的方法与众不同,因为这种方法是转变整片组织,包括所有出现在其中的血管和神经细胞。而脂肪移植手术和如今整形外科医生做美容和整形的方法类似。但是研究人员在证明他们的方法对肥胖症患者确实有效之前还有很长的路要走。在老鼠身上所做的初步实验中,吉列和西亚的团队并没有表明与对照组相比移植了转变脂肪组织的老鼠能减掉更多的体重。对照组的老鼠移植了相同重量的白色脂肪组织。“我们能够证明这一转变过程是有效的,但是在这一研究中我们目前也只能证明这些。”西亚说。他描述这一结果是“有建设性、但不是结论性的”,并且说在下一阶段的实验中将使用不同数量的转变脂肪组织来找到能够起减重作用的“剂量”。其他专家也在等待后续进展。“我认为这一概念很有趣,但在我真正为它兴奋前我还想看看更多结果。”保罗·科恩(PaulCohen)说到,他是洛克菲勒大学(RockefellerUniversity)研究棕色脂肪的助理教授。“我期待这一技术的完善,看看通过工程手段生成的产热脂肪是否能对体重和新陈代谢产生影响。”科恩说。此外科恩认为这一工程手段未必是减重的杀手锏。“在老鼠和人体上的研究似乎暗示,提高棕色脂肪细胞的含量对减少血糖和血脂的效果比减重更明显。”他说。高血糖、高血脂是代谢综合征的两大诱因,是一个人患上糖尿病和心脏病几率增大的一系列表征之一。吉列和西亚都认为他们的技术可能最终会和其他的体重控制方法形成互补,比如减肥手术或少吃多动的生活方式。“大部分的减重方法都是控制能量摄入,”吉列说,“这只考虑了能量方程的一半。”关于作者伊莱莎·斯特里克兰高级副主编伊莱莎·斯特里克兰于年3月加入IEEESpectrum,最初负责亚洲部分。她在福岛核电站事故发生几天后开始工作。斯特里克兰因对福岛核电站事故的报道获得NealAward,她撰文详细解释了灾难开始后24小时所发生的事情。最近她在报道生物医学工程方面的内容,并且负责IEEESpectrum的特别报道“HackingtheHumanOS”。这一报道催生了新的HumanOS博客,涉及能够生产更对症并更具有个性化药物的新兴技术。该博客报道可穿戴生物传感器、大数据分析和能让我们变成半机器人的可植入设备。斯特里克兰目前对报道神经调制技术很有兴趣,研究人员利用这一技术可以调整人类的行为、情感与记忆。斯特里克兰在报道科技领域方面有15年经验,为Discover,Nautilus,Sierra,ForeignPolicy和Wired等刊物撰文。她拥有哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)的新闻学硕士学位。本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。(翻译:常灏杰;审校:戴晨)文章来源[IEEESpectrum]:


本文编辑:佚名
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