2025年2月4日，美國加州大學(xué)舊金山分校的研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Biotechnology》上發(fā)表了題為“Implantation of engineered adipocytes suppresses tumor progression in cancer models”的研究論文，他們開發(fā)了一種腫瘤治療方法——脂肪操控移植（AMT），即通過基因工程改造脂肪細(xì)胞后進(jìn)行移植，使這些細(xì)胞能夠與腫瘤細(xì)胞競爭營養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制腫瘤生長。

研究人員期望通過基因編輯將常見的白色脂肪轉(zhuǎn)化為具有高代謝能力的棕色脂肪，從而與腫瘤細(xì)胞競爭營養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤的目的，這一方法的實(shí)現(xiàn)有望解決棕色脂肪數(shù)量少、獲取難及寒冷環(huán)境刺激棕色脂肪不適于臨床應(yīng)用的問題。他們開發(fā)了一種方法，即利用CRISPRa（CRISPR激活）技術(shù)使脂肪細(xì)胞中的特定基因（如UCP1、PPARGC1A和PRDM16）表達(dá)上調(diào)，從而使這些脂肪細(xì)胞具備棕色脂肪的代謝特點(diǎn)，被稱為“棕色化脂肪細(xì)胞”，這種棕色化脂肪細(xì)胞具有更強(qiáng)的葡萄糖攝取和脂肪酸氧化能力。

研究人員首先從人脂肪細(xì)胞中分離出前脂肪細(xì)胞，使用含有3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、地塞米松和胰島素等成分的分化培養(yǎng)基進(jìn)行誘導(dǎo)分化。同時(shí)構(gòu)建針對UCP1、PPARGC1A或PRDM16基因啟動(dòng)子的引導(dǎo)RNA（gRNA），并與dCas9-VP64轉(zhuǎn)錄激活因子融合，將構(gòu)建的融合體克隆到腺相關(guān)病毒（AAV）表達(dá)載體中，然后用CRISPRa-AAV感染脂肪細(xì)胞，以構(gòu)建棕色化脂肪細(xì)胞。研究人員將經(jīng)CRISPRa改造獲得的棕色化脂肪細(xì)胞分別與五種不同的腫瘤細(xì)胞系進(jìn)行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)這五種腫瘤細(xì)胞的增殖均受到抑制，其中UCP1基因表達(dá)上調(diào)的棕色化脂肪細(xì)胞抑制效果最顯著。經(jīng)CRISPRa改造的棕色化脂肪細(xì)胞降低了腫瘤細(xì)胞的代謝能力，葡萄糖攝取和糖酵解、脂肪酸攝取和氧化水平明顯下降。在MCF-7細(xì)胞模型中，棕色化脂肪細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞代謝的抑制效果可以媲美，甚至優(yōu)于現(xiàn)有代謝型癌癥藥物（如6-AN和Etomoxir），表明這一方法作為抗癌治療的巨大潛力。（圖1）

圖1. CRISPRa改造的脂肪細(xì)胞在體外抑制腫瘤細(xì)胞生長

圖片源于《Nature Biotechnology》

研究人員采用三維培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)前脂肪細(xì)胞，并進(jìn)行分化誘導(dǎo)。隨后，使用CRISPRa-AAV感染這些脂肪細(xì)胞，以上調(diào)UCP1、PPARGC1A和PRDM16基因的表達(dá)，從而構(gòu)建出棕色化脂肪類器官。將構(gòu)建的棕色化脂肪類器官植入異種移植腫瘤小鼠模型體內(nèi)，與對照組相比，植入的棕色化脂肪類器官顯著減小了腫瘤體積，同時(shí)有效降低了腫瘤細(xì)胞的代謝和增殖水平，并增加了腫瘤細(xì)胞的凋亡。這些結(jié)果表明，該技術(shù)在體內(nèi)可有效抑制腫瘤生長。（圖2）

圖2. UCP1-CRISPRa改造的脂肪類器官組織在體內(nèi)可抑制異種移植腫瘤

圖片源于《Nature Biotechnology》

研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，CRISPRa改造后的脂肪類器官能提高小鼠的全身耗氧量、葡萄糖耐量和胰島素敏感性，證實(shí)了這些改造后的器官能夠增加能量消耗。研究人員通過使用不同飼料喂養(yǎng)小鼠，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)飼料喂養(yǎng)的小鼠體內(nèi)CRISPRa改造的脂肪類器官能夠顯著減小腫瘤體積并降低腫瘤細(xì)胞代謝水平；然而，在高脂或高糖飼料喂養(yǎng)的小鼠體內(nèi)，腫瘤體積和細(xì)胞代謝水平未見明顯變化。RNA-seq分析結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)飼料喂養(yǎng)的小鼠腫瘤中代謝調(diào)節(jié)基因的表達(dá)量有所下調(diào)。這些結(jié)果表明，高脂肪酸或葡萄糖水平會(huì)削弱CRISPRa改造脂肪類器官對腫瘤的抑制作用。證實(shí)CRISPRa改造的脂肪類器官通過增強(qiáng)對營養(yǎng)物質(zhì)的攝取和代謝，從而抑制腫瘤生長，且在競爭葡萄糖和脂肪酸方面，其能力優(yōu)于腫瘤細(xì)胞。（圖3）

圖3. 增加營養(yǎng)會(huì)降低CRISPRa改造的脂肪類器官對腫瘤抑制作用

圖片源于《Nature Biotechnology》

為探究CRISPRa改造的脂肪類器官對腫瘤發(fā)展的預(yù)防效果，研究人員在胰腺癌和乳腺癌遺傳小鼠模型中植入了這些CRISPRa改造的脂肪類器官。與對照組相比，植入CRISPRa改造的脂肪類器官的小鼠體內(nèi)腫瘤體積的顯著減小，降低了腫瘤增殖能力和代謝基因表達(dá)水平，減少血管生成，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。這些發(fā)現(xiàn)表明CRISPRa改造的脂肪類器官在抑制腫瘤發(fā)展方面可能具有系統(tǒng)性治療潛力。（圖4）

圖4. 在胰腺癌和乳腺癌遺傳小鼠模型中植入CRISPRa改造脂肪類器官可抑制腫瘤發(fā)展

圖片源于《Nature Biotechnology》

為評估這一方法的治療潛力，研究人員提取了乳腺癌患者的脂肪細(xì)胞，并運(yùn)用CRISPRa技術(shù)對其進(jìn)行改造，然后與乳腺癌細(xì)胞類器官共培養(yǎng)并進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)CRISPRa改造的脂肪細(xì)胞在體外和小鼠體內(nèi)均能抑制乳腺癌細(xì)胞的生長。特別是在與攜帶乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)基因BRCA1、BRCA2或RAD51D突變的乳腺類器官共培養(yǎng)時(shí)，乳腺類器官的增殖相關(guān)基因表達(dá)下降，表明其對遺傳性癌前細(xì)胞具有一定抑制能力。這些發(fā)現(xiàn)為預(yù)防癌癥高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體癌癥的發(fā)展提供了新的治療策略。（圖5）

圖5. 腫瘤類器官與CRISPRa改造的脂肪細(xì)胞共培養(yǎng)可抑制腫瘤并預(yù)防癌癥發(fā)生

圖片源于《Nature Biotechnology》

研究人員還建立了聚己內(nèi)酯制作的細(xì)胞支架的AMT系統(tǒng)，以便更精準(zhǔn)地針對特定腫瘤進(jìn)行治療。細(xì)胞支架易于從患者體內(nèi)移除或替換，從而可以更精確地控制治療劑量；此外，還可以控制移植細(xì)胞的排列，優(yōu)化其與腫瘤細(xì)胞的相互作用；細(xì)胞支架可以充當(dāng)屏障，減少移植細(xì)胞與宿主免疫系統(tǒng)之間的直接接觸，從而降低免疫排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

AMT新療法在體外實(shí)驗(yàn)和小鼠模型中均顯示出顯著療效，這種方法操作簡單，并且使用自體細(xì)胞進(jìn)行改造后植入，排異反應(yīng)降低，還可以根據(jù)患者具體情況進(jìn)行個(gè)性化定制，適用于多種癌癥類型，具有巨大的臨床應(yīng)用潛力。然而，該方法依然存在一些缺陷，比如可能該方法可能會(huì)導(dǎo)致患者體重下降，CRISPRa技術(shù)的精確性不夠高等，因此仍然需要進(jìn)行更多的臨床驗(yàn)證來確保該方法可以安全使用。

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