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科学家开发出可帮助生物钟更快摆脱时差反应的植入物
一项同行评审的研究强调了包裹的瘦素产生细胞如何在临床前模型中加速昼夜节律重新同步。时差和轮班工作会使人体内部时钟偏离数天，干扰睡眠、改变新陈代谢，并影响整体健康。
来源:SciTech日报一项同行评审的研究强调了封装产生瘦素的细胞如何加速临床前模型中的昼夜节律调整。
时差和轮班工作可使身体内部时钟偏离数天，扰乱睡眠、改变代谢并导致其他健康影响。莱斯大学（由莱斯生物技术启动平台支持）和西北大学的研究人员开发了一种植入式细胞疗法，可能帮助身体在正常时间表被打乱时更快地调整。
在这项研究中，研究人员使用经改造的封装细胞持续释放瘦素，一种参与代谢的激素。该治疗缩短了动物调整模拟时差和轮班工作的明暗周期变化所需的时间。发表在《Advanced Science》上的结果为通过工程化细胞传递的代谢信号可用于影响昼夜节律提供了早期证据。
“目前调整昼夜节律的方法严重依赖精确计时的行为，如光照暴露、进餐时间表或褪黑素给药，”莱斯大学生物工程教授兼莱斯生物技术启动平台教职主任Omid Veiseh说。“我们想探索临时细胞疗法是否能为帮助身体适应变化的时间表提供更实用的方法。”
工程化细胞提供临时瘦素支持
该治疗使用经改造产生瘦素的人类视网膜色素上皮细胞，瘦素是一种以其在食欲和代谢中的作用而广为人知的激素。研究人员将细胞封闭在用藻酸盐制成的微小球体内，这些球体保护它们免受免疫系统攻击，同时仍允许治疗性蛋白质进入身体。在皮下注射后，细胞暂时提高血液中的瘦素水平，然后逐渐失去活力。
“代谢和昼夜节律密切相关，但这种关系的治疗潜力在很大程度上仍未开发，”西北大学神经生物学教授兼研究共同通讯作者Martha Hotz Vitaterna说。“这些发现表明代谢信号可以被利用来加速对昼夜节律紊乱的适应。”
动物更快适应变化的时间表
在对小鼠的实验中，接受产生瘦素细胞的动物在明暗周期的提前和延迟调整方面都显著更快。当它们的时间表延迟四小时时，治疗小鼠的适应速度比对照组快50%。
研究人员随后在食蟹猴中测试了该方法，以检查结果是否可能转化为睡眠-觉醒模式更接近人类的动物。治疗耐受性良好，与对照组相比，在六小时时间表变化后的调整时间缩短了约一天。
“我们在啮齿动物和非人灵长类动物中都观察到类似效果，这表明潜在生物学可能在物种间是保守的，”西北大学睡眠与昼夜节律生物学中心主任兼研究资深作者Fred Turek说。
为了确定动物调整的完全程度，研究人员跟踪了与昼夜节律对齐相关的几个生理指标，包括活动、心率和核心体温。在这些指标中，接受瘦素产生植入物的动物比未治疗对照组更快达到新时间表。
该治疗似乎也没有干扰睡眠。对非人灵长类动物的分析未发现总睡眠时间、快速眼动睡眠或非快速眼动睡眠的减少。在一些时间表变化后，研究人员还记录了更大的慢波睡眠活动，这表明恢复期间的睡眠质量可能有所改善。
治疗是暂时的且耐受性良好
研究人员还检查了该平台的安全性和实际特性。血液检测和临床监测未发现非人灵长类动物有显著毒性的证据，而接受多次剂量的动物在一年内未显示长期不良影响。封装的细胞在自然衰退前继续运作数天，使治疗成为临时性和可逆的。
“我们的目标不是永久改变昼夜节律系统，”出版物第一作者Samantha Fleury说。“我们想要一种可以在紊乱期间提供短期支持然后自然消退的疗法。”
研究人员表示，该技术最终可用于涉及身体时钟重复紊乱的情况，包括轮班工作、军事行动、国际旅行和其他需要快速适应变化时间表的情况。
“这项工作提供了进一步的证据，证明代谢途径可以被利用来影响昼夜节律生物学，”西北大学生物医学工程与材料科学与工程教授兼研究资深作者Jonathan Rivnay说。“更广泛地说，它展示了工程化细胞疗法如何用于传递生物活性分子，这是通过常规给药难以实现的。”
研究人员接下来计划研究瘦素如何影响昼夜节律调节，并开发平台的新版本，可为调整身体时钟提供可调节或可重复的支持。
参考文献：“Encapsulated Leptin-Producing Cells Facilitate Entrainment of Circadian Rhythms in Rodents and Nonhuman Primates” by Samantha T. Fleury, Xuanyi Lin, Peter D. Rios, Christopher Olker, Eun Joo Song, Alejandra Cobos Perez, Cody Fell, Daisy Lopez, Ira Joshi, Hafsa Nasir, Cecelia Curtis, Danna Muringi, Kaiyuan Wang, José Oberholzer, Fred W. Turek, Isaac B. Hilton, Jonathan Rivnay, Martha Hotz Vitaterna and Omid Veiseh, 2026年8月13日,Advanced Science。
DOI: 10.1002/advs.77191
该研究得到了711人类绩效联队和国防高级研究计划局的支持。
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