CRISPR增强人脂肪细胞褐变作为代谢性疾病的细胞治疗

肥胖和2型糖尿病与胰岛素调节的葡萄糖和脂流紊乱以及严重的合并症相关，包括心血管疾病和脂肪性肝炎。全身代谢受储存脂肪的白色脂肪细胞以及表达产热解偶联蛋白1(UCP1)和分泌有利于代谢健康的因子的“棕色”和“棕色/米色”脂肪细胞的调节。将棕色脂肪植入肥胖的小鼠可以改善葡萄糖耐量，但人类原代米色脂肪细胞丰度低，阻碍了向人类的转化。

图片来源: https://doi.org/10.1038/s41467-021-27190-y

与小分子药物和生物制品相比，使用人类细胞作为治疗剂在治疗某些疾病方面有很大的优势，这是因为它们能够结合特定的器官或细胞类型，启动细胞间的相互作用，并分泌多种生物活性因子。尽管细胞疗法仍处于早期发展阶段，但已经对某些癌症的治疗产生了重大影响，如白血病、淋巴瘤、黑色素瘤和小细胞肺癌。

这种方法包括对从人类受试者身上提取的免疫细胞进行体外基因改造，以增强它们在重新注入同一受试者时破坏恶性肿瘤的能力。从理论上讲，这一策略在疾病中应该是有效的，在这些疾病中，具有相关治疗潜力的细胞可以通过基因改造来增强这种潜力。例如，肥胖和2型糖尿病(T2D)涉及多种细胞类型，这些细胞类型在代谢途径中被破坏，在这些代谢途径中，它们的修复可以减轻疾病。

脂肪细胞代表这样的细胞，其中的一些缺陷已经被识别出来。在这里，作者利用了最近的发现，揭示了在T2D和肥胖等代谢性疾病中，生热脂肪细胞作为全身代谢的主要有益调节器发挥作用。生热脂肪细胞，表示为棕色、米色或褐褐色，与储存更丰富脂肪的白色脂肪细胞不同，不仅因为它们有很高的氧化能力和线粒体解偶联蛋白(Ucp1)的表达，而且还因为它们分泌促进能量代谢和能量消耗的因子。

多项研究表明，将小鼠棕色脂肪组织植入肥胖、糖耐量低减的小鼠体内可以改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。然而，在人类中利用这种方法进行治疗的一个瓶颈是人类米色脂肪细胞的稀缺。最近，从小样本皮下脂肪组织体外扩增的人类白色和米色脂肪细胞被证明在移植到免疫受损的肥胖小鼠体内后可以形成健壮的生热脂肪组织储存库，并降低血糖水平。总而言之，这些数据为现在将基因修饰应用于人类脂肪细胞以进一步提高其治疗潜力提供了框架。

Nrip1基因是提高肥胖和糖尿病脂肪细胞治疗潜力的一个有吸引力的靶点。NRIP1蛋白(又称RIP140)可以强烈抑制葡萄糖转运、脂肪酸氧化、线粒体呼吸、ucp1表达以及包括nrg4在内的代谢有益因子的分泌。Nrip1蛋白是一种转录共抑制因子，可抑制多种参与能量代谢的核受体的活性，包括雌激素相关受体(errα)、过氧化物酶体增殖物激活受体(pparγ)和甲状腺激素受体(Th)。

将预先用NTC sgRNA/Cas9RNPs或sgRNA-H5/Cas9RNPs(NRIP1KO)处理过的人脂肪细胞植入小鼠体内

图片来源: https://doi.org/10.1038/s41467-021-27190-y

本研究报道，虽然在小鼠前脂肪细胞中观察到显著的脱靶因子，但在严格应用GUIDEseq和深度测序的背景下，在人类祖细胞中没有观察到显著的脱靶基因中断。为了进一步增强本文所述工作的靶向效应和减少脱靶效应，可以探索使用高保真核酸酶，并进一步最大化细胞活力和功能。总而言之，这里报道的实验为代谢性疾病的细胞治疗提供了一种强有力的策略，可以作为在较大动物身上进行测试的框架，从而实现临床试验的长期目标。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Emmanouela Tsagkaraki et al. CRISPR-enhanced human adipocyte browning as cell therapy for metabolic disease. Nat Commun. 2021 Nov 26;12(1):6931. doi: 10.1038/s41467-021-27190-y.