Sonic BOOM!! Fale dźwiękowe pomagają schudnąć bez zastrzyków, bez leków! ~~ Przełomowe badanie opublikowane w Communications Biology 19 kwietnia 2025 r. przez naukowców z Uniwersytetu w Kioto, kierowanych przez Masahiro Kumetę, ujawniło, że słyszalne fale dźwiękowe mogą wpływać na zachowanie komórek, w szczególności hamować różnicowanie komórek tłuszczowych (adipocytów) poprzez modulację ekspresji genów. Badanie zatytułowane "Akustyczna modulacja genów mechanowrażliwych i różnicowanie adipocytów" pokazuje, w jaki sposób dźwięk, jako nieinwazyjny bodziec mechaniczny, może zmieniać procesy komórkowe, otwierając potencjalne możliwości zastosowań w biotechnologii i leczeniu otyłości. Pochodzenie i motywacja Wiadomo, że komórki reagują na bodźce mechaniczne poprzez mechanotransdukcję, proces, w którym siły fizyczne są przekształcane w sygnały biochemiczne. Podczas gdy poprzednie badania dotyczyły ultradźwięków o wysokim natężeniu lub bodźców o niskiej wibracji, wpływ słyszalnych fal dźwiękowych (od 20 Hz do 20 kHz, w zakresie słuchu ludzkiego) na zachowanie komórek był niedostatecznie zbadany ze względu na wyzwania związane z izolacją wpływu dźwięku na czynniki zakłócające, takie jak ciepło lub wibracje. Zespół Kumety oparł się na swoich odkryciach z 2018 roku, które wykazały, że słyszalny dźwięk może modulować geny wrażliwe na mechano, ale starał się udoskonalić układ eksperymentalny, aby bezpośrednio przypisać zmiany falom akustycznym i zbadać ich wpływ na rozwój komórek tłuszczowych. Naukowcy zaprojektowali precyzyjny system emisji dźwięku, który dostarcza kontrolowane fale akustyczne do hodowanych komórek, minimalizując efekty zewnętrzne. Konfiguracja obejmowała: •Przetwornik drgań: Cyfrowy odtwarzacz audio podłączony do wzmacniacza wysyłał sygnały dźwiękowe do odwróconego przetwornika drgań zamontowanego na półce. Przetwornik ten przesyłał fale akustyczne przez membranę do naczynia do hodowli komórkowej, symulując fizjologiczny poziom dźwięku (około 100 Pa, porównywalny z głośnym dźwiękiem konwersacyjnym lub muzycznym). •Wzorce dźwiękowe: Przetestowano trzy typy dźwięków: falę sinusoidalną 440 Hz (odpowiednik nuty A), ton o wysokiej częstotliwości 14 kHz i biały szum (losowy dźwięk szerokopasmowy). Były one stosowane w sposób ciągły przez 2 lub 24 godziny lub w określonych harmonogramach dla eksperymentów różnicujących. •Typy komórek: W badaniu wykorzystano przede wszystkim mysie mioblasty C2C12 (komórki prekursorowe mięśni) do analizy ekspresji genów oraz preadipocyty 3T3-L1 (prekursory komórek tłuszczowych) do badań różnicowania adipocytów. •Techniki analizy: Sekwencjonowanie RNA zidentyfikowało geny o zróżnicowanej ekspresji, podczas gdy mikroskopia i testy biochemiczne oceniły morfologię komórki, różnicowanie i szlaki molekularne. Szczególny nacisk położono na gen Ptgs2 (syntaza prostaglandyny i endoperoksydu 2, znana również jako Cox-2) ze względu na jego silną reakcję na dźwięk. Eksperymenty przeprowadzono z grupą kontrolną, aby zapewnić efekty specyficzne dla dźwięku, takie jak utrzymanie stałej temperatury i zminimalizowanie artefaktów wibracyjnych. W celu różnicowania adipocytów komórki 3T3-L1 wystawiono na działanie dźwięku podczas początkowej trzydniowej fazy indukcji z pożywką różnicującą zawierającą metyloizobutyloksantynę, deksametazon i insulinę (MDI), a następnie przez cztery dni w pożywce zawierającej tylko insulinę. Odkrycia mają głębokie implikacje zarówno dla biologii podstawowej, jak i zastosowań klinicznych: •Terapie nieinwazyjne: Ponieważ dźwięk nie jest materialny, stymulacja akustyczna oferuje bezpieczną, natychmiastową i nieinwazyjną metodę modulowania zachowania komórek. Badanie sugeruje potencjał terapii opartych na dźwięku w radzeniu sobie z otyłością poprzez hamowanie tworzenia się komórek tłuszczowych bez leków lub operacji. • Zastosowania medyczne: Poza otyłością, modulacja akustyczna może kierować różnicowaniem komórek macierzystych, wspomagać gojenie się tkanek lub regulować stan zapalny, biorąc pod uwagę rolę Ptgs2 w tych procesach. Nieinwazyjny charakter dźwięku sprawia, że jest on atrakcyjny w warunkach klinicznych, potencjalnie dostarczany za pośrednictwem urządzeń ubieralnych. Łącze: