コロンビア大学の研究者らが、カチオン性荷電粒子「P-G3」が肥大した脂肪細胞の不健康な脂質蓄積を抑制し、狙った部位の脂肪を減少させることを発見 Columbia researchers discover that the cationic charged P-G3 reduces fat at targeted locations by inhibiting the unhealthy lipid storage of enlarged fat cells
2022-12-01 コロンビア大学
研究チームは、脂肪組織には、脂肪細胞を保持するためにマイナスに帯電した細胞外マトリックス(ECM)が大量に存在していることを認識していた。研究チームは、この負電荷を帯びたECMネットワークが、正電荷を帯びた分子のための一種の高速道路システムになっているのではないかと考えた。そこで、正電荷を帯びたナノ材料であるPAMAM第3世代(P-G3)を肥満マウスに注射した。P-G3はすぐに組織全体に広がり、内臓脂肪に特異的に作用する方法がうまくいった。
P-G3は、脂肪細胞における脂質蓄積プログラムを停止させ、マウスは体重を減らしたのである。P-G3は、DNA/RNA細胞の破片など、負電荷を帯びた病原体を中和して炎症を抑えるという機能が確立されていることから、これはまったく予想外のことであった。
この2つの研究で、研究者らは、カチオン性材料であるP-G3が脂肪細胞に対して興味深い働きをすることを発見した。それは、新しい脂肪細胞の形成を助ける一方で、脂質の貯蔵と脂肪細胞の家事機能を切り離すことである。P-G3は、肥大した脂肪細胞の不健康な脂質蓄積を抑制するため、マウスには、新生児や運動選手に見られるような、代謝的に健康で若い、小さな脂肪細胞が増えたのである。研究チームは、P-G3のこの結合阻害機能が、ヒトの脂肪生検でも当てはまることを発見し、ヒトへの応用の可能性を示した。
<関連情報>
- https://www.engineering.columbia.edu/news/positively-charged-nanomaterials-treat-obesity
- https://www.nature.com/articles/s41565-022-01249-3
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961222004902?dgcid=coauthor
ポリカチオンナノメディシンによる内臓脂肪の選択的標的化 Selective targeting of visceral adiposity by polycation nanomedicine
Qianfen Wan,Baoding Huang,Tianyu Li,Yang Xiao,Ying He,Wen Du,Branden Z. Wang,Gregory F. Dakin,Michael Rosenbaum,Marcus D. Goncalves,Shuibing Chen,Kam W. Leong & Li Qiang
Nature Nanotechnology Published:01 December 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-022-01249-3
Abstract
Obesity is a pandemic health problem with poor solutions, especially for targeted treatment. Here we develop a polycation-based nanomedicine polyamidoamine generation 3 (P-G3) that—when delivered intraperitoneally—selectively targets visceral fat due to its high charge density. Moreover, P-G3 treatment of obese mice inhibits visceral adiposity, increases energy expenditure, prevents obesity and alleviates the associated metabolic dysfunctions. In vitro adipogenesis models and single-cell RNA sequencing revealed that P-G3 uncouples adipocyte lipid synthesis and storage from adipocyte development to create adipocytes that possess normal functions but are deficient in hypertrophic growth, at least through synergistically modulating nutrient-sensing signalling pathways. The visceral fat distribution of P-G3 is enhanced by modifying P-G3 with cholesterol to form lipophilic nanoparticles, which is effective in treating obesity. Our study highlights a strategy to target visceral adiposity and suggests that cationic nanomaterials could be exploited for treating metabolic diseases.
ポリクローナルPAMAMは肥満による慢性炎症と局所的な脂肪を改善する Polycationic PAMAM ameliorates obesity-associated chronic inflammation and focal adiposity
Baoding Huang,Qianfen Wan,Tianyu Li,Lexiang Yu,Wen Du,Carmen Calhoun,Kam W.Leong,Li Qiang
Biomaterials Available online :28 November 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2022.121850
Abstract
As a surging public health crisis, obesity and overweight predispose individuals to various severe comorbidities contributed by the accompanying chronic inflammation. However, few options exist for tackling chronic inflammation in obesity or inhibiting depot-specific adiposity. Here, we report that polycationic polyamidoamine (PAMAM) treatment can improve both aspects of obesity. With the discovery that the plasma cell-free RNA (cfRNA) level is elevated in obese subjects, we applied the cationic PAMAM generation 3 (P-G3) scavenger to treat diet-induced obese (DIO) mice. Intraperitoneal delivery of P-G3 alleviated the chronic inflammation in DIO mice and reduced their body weight, resulting in improved metabolic functions. To further enhance the applicability of P-G3, we complexed P-G3 with human serum albumin (HSA) to attain a sustained release, which showed consistent benefits in treating DIO mice. Local injection of HSA-PG3 into subcutaneous fat completely restricted the distribution of the complex within the targeted depot and reduced focal adiposity. Our study illuminates a promising cationic strategy to ameliorate chronic inflammation in obesity and target local adiposity.
