JBC：新突破！成功利用CRISPR-Cas9靶向脂肪细胞

2022年1月5日讯/生物谷BIOON/---脂肪对生命至关重要，但是过多的脂肪会导致一系列的健康问题。研究脂肪组织在体内的功能对于理解肥胖和其他问题至关重要，然而脂肪细胞的结构差异和它们在整个身体的分布使得这样做具有挑战性。

美国密歇根大学医学院分子与综合生理学系Ormand MacDougald博士实验室前成员Steven Romanelli博士说，“脂肪细胞与其他细胞不同，因为它们缺乏独特的细胞表面受体，而且只占脂肪组织内细胞的少数。”

在一项新的研究中，Romanelli、MacDougald和他们的同事们描述了使用CRISPR-Cas9取得的新突破，这种工具已经改变了分子生物学研究，但它在脂肪组织研究中的应用一直难以捉摸。相关研究结果发表在2021年12月的Journal of Biological Chemistry期刊上，论文标题为“BAd-CRISPR: Inducible gene knockout in interscapular brown adipose tissue of adult mice”。

用sgRNA转染脂肪细胞前体细胞主要导致靶基因的移码突变，图片来自Journal of Biological Chemistry, 2021, doi:10.1016/j.jbc.2021.101402。

Romanelli说，“迄今为止，在脂肪研究方面最大的挑战是，如果你想研究一个基因的功能，你必须投入大量的时间、资源和资金来开发转基因小鼠。”开发小鼠模型的传统方式包括培育具有所需突变的小鼠，以剔除或引入某些感兴趣的基因，Romanelli说，这可能需要一年多的时间和数万美元。

CRISPR-Cas9已经彻底改变了这个过程。这是一种基因编辑技术，由一种切割DNA链的叫做Cas9的酶和一种引导Cas9到基因组中的特定位置进行编辑的向导RNA（gRNA）组成。这种工具被包装到一种无害的病毒载体中，以便将它运送到被研究的细胞。该工具已被成功用于研究心脏细胞、肝细胞、神经元和皮肤细胞等细胞，但从未用于研究某种类型的称为棕色脂肪的脂肪细胞。

通过使用该技术，这些作者能够成功地靶向棕色脂肪，这是一种用于产生热量和保护核心体温的特殊脂肪组织。

Romanelli说，“我们所能做的是将整个过程缩小到两周到一个月的时间来构建转基因小鼠，将成本降低到2000美元以下。它不仅减少了时间和成本，而且使研究民主化，因此任何熟悉分子生物学技术的实验室都可以采用这种方法并自己动手。”

他们还能够使用这种方法同时剔除多个基因，这一事实可以帮助科学家们更好地了解重要的分子途径。

通过使用基于腺相关病毒载体递送的CRISPR-Cas9组分，他们能够敲除UCP1基因，该基因确定了棕色脂肪并使其能够在成年小鼠中产生热量。他们观察到，基因敲除小鼠能够适应该基因的缺失，并在寒冷条件下保持其体温，这提示着有其他途径参与体温平衡。

Romanelli说，这些早期的研究结果是探索性的，不过这种技术代表了研究脂肪的一个重要步骤。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Steven M. Romanelli et al. BAd-CRISPR: Inducible gene knockout in interscapular brown adipose tissue of adult mice. Journal of Biological Chemistry, 2021, doi:10.1016/j.jbc.2021.101402.