肥胖、糖尿病、心血管和肝臟疾病在內的慢性代謝疾病是全球最大的公共衛(wèi)生問題。  研究發(fā)現(xiàn)的基本調節(jié)機制可用于評估個體對肥胖等疾病狀態(tài)的易感性或抵抗力，并確定飲食、營養(yǎng)或禁食等哪些步驟將減少、消除或加劇這些狀態(tài)，我們可以想象一系列針對分子結構的全新治療策略，類似于修復受損建筑物或防止其惡化。

根據(jù)哈佛 TH Chan 公共衛(wèi)生學院研究人員領導的一項研究，細胞利用其分子結構來調節(jié)其代謝功能，將患病細胞的結構修復到更健康的狀態(tài)也可以修復新陳代謝。該研究于 2022 年 3 月 9 日在線發(fā)表在知名《Nature》雜志上。

研究人員對肥胖小鼠的樣本進行了比較 脂肪肝 ，使用多個計算平臺（人工智能、機器學習、深度學習和神經(jīng)網(wǎng)絡）以及使用增強型聚焦離子束掃描電子顯微鏡的高分辨率成像，Parlakgül、Arruda 和霍華德休斯醫(yī)學研究所的同事生成了三維重建細胞內的特殊結構，稱為細胞器，并對來自瘦和肥胖樣本的細胞器結構和肝細胞組織進行了比較分析。 通過這些分析，研究小組確定肥胖會導致亞細胞分子結構發(fā)生巨大變化，特別是在內質網(wǎng) (ER) 中，這是一種參與蛋白質和脂質產(chǎn)生和形成的細胞器。

然后，該團隊使用可以修復可以重塑細胞膜的分子和蛋白質的技術部分恢復了 ER 的結構，這也修復了細胞的新陳代謝。  恢復的細胞看起來正常，脂質和葡萄糖代謝得到更好的控制，并且保持無壓力并且對刺激更敏感。

“結果非常驚人——當結構得到修復時，細胞的新陳代謝也會得到修復，”Arruda 說?！拔覀冊谶@里描述的是一種通過調節(jié)分子結構來控制新陳代謝的全新方法，這對健康和疾病至關重要。”

這項研究產(chǎn)生的圖像也是迄今為止最詳細的亞細胞結構可視化，而細胞在其組織環(huán)境中仍然完好無損。  其他研究人員之前也創(chuàng)造了類似的成像，但主要是在單細胞或培養(yǎng)物中。

高分辨率成像和基于深度學習的分析幫助我們看到細胞內環(huán)境和細胞器結構的結構調節(jié)是代謝適應的關鍵組成部分。針對這種調節(jié)可能會為治療糖尿病和脂肪肝等代謝疾病提供治療機會疾病。