Истории с данни | Как лекарството за отслабване действа върху мозъка

Учени от фармацевтична компания искат да знаят как лекарството, което са разработили за управление на теглото, влияе върху мозъка. Ресурсите на Института Алън им помагат да го разберат.

7 октомври 2019 г.

истории

Милиони възрастни със затлъстяване и наднормено тегло в САЩ се борят - и често не успяват - да отслабнат. Съществуват лекарства за затлъстяване, но те не винаги работят за всички пациенти. Учените работят за разработване на по-добри лекарства и за по-добро разбиране на действието на настоящите лекарства, както за да помогнат на хората да отслабнат, така и за да разберат всякакви странични ефекти на тези лекарства.

За една от тези групи фармацевтични изследователи ресурси, разработени в Института Алън, помагат да се положат основите за по-добро разбиране на това как лекарството за контрол на теглото, лираглутид, действа върху мозъка на бозайниците.

Liraglutide, който е разработен от датската фармацевтична компания Novo Nordisk, е модифицирана версия на хормон, естествено произведен в организма. Лекарството е одобрено за първи път в САЩ за лечение на диабет тип 2, а по-късно за хронично управление на теглото, дори при хора без диабет.

За лечение на диабет, лираглутидът действа през панкреаса, за да увеличи производството на инсулин и да намали освобождаването на друг хормон, глюкагон. Но молекулярните подробности за това как помага на хората да отслабнат са по-малко ясни.

Учените от Ново Нордиск от години изучават тези подробности. За изследователите, чиято работа пряко засяга живота и благосъстоянието на пациентите, разбирането как тези молекули работят в тялото - и мозъка - е жизненоважно, каза Lotte Bjerre Knudsen, DMSc, изобретател на лираглутид и научен корпоративен вицепрезидент в Novo Nordisk.

„Описването на механизма на действие на лекарствата за затлъстяване е изключително важно“, каза Кнудсен. „При лекарствата за затлъстяване имаше огромен страх от много години назад. Хората мислеха за всичко, което работи в мозъка, може би това може да има депресия като страничен ефект. Също така трябва да знаете какви са ефектите, преди да можете да концептуализирате кое е основно и кое е страничен ефект. "

Миналата година Кнудсен и нейните колеги публикуваха проучване в списанието Scientific Reports, описващо как лираглутидът действа върху мозъка на мишката. По-ранно проучване върху гризачи показа как лираглутидът навлиза в мозъка и действа върху хипоталамуса, активирайки определени региони, които могат да бъдат общ път за намаляване на апетита в мозъка. В последващото си проучване те искаха да предприемат широк количествен подход, за да разширят тези по-ранни открития. За целта те се обърнаха към ресурси от Института Алън, генерирани на близо 5000 мили от централата на Novo Nordisk в Копенхаген и споделени публично онлайн.

Картата на мозъка

Изследователите добавят флуоресцентен маркер към лираглутид, за да проследят пътя на молекулата в мозъка на мишката, след като тя е инжектирана в кръвния поток на животното. Те използваха специален метод на микроскопия, който им позволи да уловят местоположението на лекарството с висока разделителна способност, но след това трябваше да поставят тези данни в контекст - сякаш бяха идентифицирали един път, но липсваше останалата част от картата на града.

Като невролози те не работеха напълно сляпо, каза д-р Анна Сехер, изследовател в Novo Nordisk и един от авторите на изследването. Те бяха запознати с мозъчните региони на мишките, но искаха да се уверят, че не пропускат нищо.

„Ако искате да откриете нещо ново, трябва да направите крачка далеч от всичките си известни зони на комфорт, защото често тогава просто ще се потопите отново в тази част“, ​​каза Сехер. „Ако хвърлите хеликоптер, ще откриете всичко на картата.“

Те се нуждаеха от глобален поглед върху мозъка за сравнение и тук влязоха ресурси на Института на Алън. Като част от набора от публично достъпни данни, инструменти и други ресурси, Институтът за мозъчни науки на Алън, отдел на Института на Алън, създаде стандартизирана 3D карта на целия мозък на мишката, известна като общата координатна рамка на Allen Mouse.

Много видове експерименти с неврология дават плоски изображения, но за някои видове данни - като тези, генерирани от екипа на Novo Nordisk - изследователите трябва да поставят тази информация в контекста на триизмерния мозък. С обединяването на техните данни с Общата координатна рамка те откриха, че лекарството попада в няколко области на мозъка на мишката, включително мозъчния ствол и хипоталамуса.

Проследяващи връзки

Изследователският екип също използва визуално отчитане на невронната активност, за да намери клетките, които реагират на лираглутид в мишката. Те откриха активност в няколко области на мозъка и след това използваха Атлас за свързване на мозъка на Алън Мишка, глобална карта на невронни връзки в мозъка на мишката, за да проследят връзките между тези активни неврони.

Те открили, че част от мозъка, известна като странично парабрахиално ядро, която се намира между мозъчния ствол и средния мозък, изглежда е централният център между повечето пътища, които се активират, когато мишките получават лираглутид. Този модел на активиране е подобен на този, който изследователите са видели за други съединения за отслабване, така че може да е общ път за потискане на апетита, каза Сечер.

Екипът също така използва платформата, която те създадоха, за да сравняват своите микроскопични изображения с мозъчните карти на Института Алън, за да изследват активността на други молекули в мозъка, включително други лекарства за затлъстяване, разработени или в процес на разработка в Novo Nordisk.

Все още не е ясно дали лекарството действа по същия начин в човешкия мозък и тези точни експерименти не могат да се правят върху хора. Изследователи от Института Алън също наскоро публикуваха открития, че много видове мозъчни клетки показват фини нива, но важни разлики между мишката и човешката кора, най-външната обвивка на мозъка. Екипът на Novo Nordisk също е видял, че протеинът, който реагира на лираглутид, известен като GLP-1 рецептор, е включен в подобни области на мозъка на маймуната, както в мозъка на мишката.

Възможно е екипът да е успял да стигне до някои от тези заключения без ресурсите на Института Алън, каза д-р Каспър Салинас, един от авторите на изследването, извършил докторската си работа в Novo Nordisk и сега учен в Gubra, датска биотехнологична компания. Но техният обхват би бил много по-ограничен и щеше да е много повече работа.

„Едно е, ако започнем с това, което вече е известно, но когато искате да разширите този подход, за да разгледате други молекули или други индикации за заболяване, тогава това безпристрастно извличане на данни става наистина важно“, каза Салинас. „Можете да наречете това нов начин на правене на наука, където събирате големи количества данни и чрез извличане на данни генерирате хипотеза, която можете да тествате. И не бихте могли да го направите без места като Института Алън. “


Институтът Алън не е участвал в изследванията или разработването на лираглутид и не е свързан с Novo Nordisk. Тази история има за цел да подчертае как ресурсите на Института Алън се използват в общността и не е предназначена да подкрепя индивидуални изследователски усилия или лекарства.

Вземете последните новини от Института Алън.