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不用少吃,也不用运动,韩国科学家通过基因编辑实现简单高效减肥

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不用少吃,也不用运动,韩国科学家通过基因编辑实现简单高效减肥 2019-09-08 17:35:56 生物世界

摘要:不用控制饮食,也不用加强锻炼,快速减肥瘦身,世上有这么好的事吗?近日,韩国科学家开发了一种基于CRISPR基因编辑的新方法,通过靶向白色脂肪组织,降低Fabp4蛋白的表达,实现快速高效减肥。

减肥,特别是大量减肥,在身体和精神上都会带来巨大的痛苦。

传统的减肥方法,主要有三种,除了控制饮食、增强运动,还有就是服用药物。处方减肥药物在减肥人士中很受欢迎,然而,服用这些减肥药会伴随着相当大的副作用。这些副作用主要有头晕、恶心、呕吐、便秘和失眠等,关键是,这些药物效果并不明显。

随着社会发展、生活水平提高,肥胖率越来越高,近几十年来,儿童肥胖患病率增加了三倍。我们知道,肥胖会带来许多健康风险,增加糖尿病、心脑血管疾病,以及癌症的发病率,甚至还会影响后代。

肥胖的病理生理学并不明显,但遗传和环境因素之间的相互作用与体重增加相关,能量摄入过多,消耗过少,导致白色脂肪积累,造成肥胖。

白色脂肪组织以甘油三酯的形式储存能量并分泌脂肪酸和各种促炎细胞因子,因此,白色脂肪组织成为了治疗肥胖和肥胖相关疾病的主要治疗靶标。

然而,目前针对白色脂肪组织的治疗肥胖研究基本都失败了,主要原因就是不能高效精准地靶向白色脂肪组织。

基因疗法的出现,给许多原本难以治疗的疾病带来了巨大希望,尤其是2013年CRISPR基因编辑技术的成功应用,使得人们能够精确地修改单个基因,甚至单个DNA碱基。

然而,由于无法有效靶向脂肪组织,基因编辑在肥胖症的治疗中一直没能取得进展。

近日,韩国汉阳大学金永熙等人在 Genome Research 杂志发表题为:Targeted delivery of CRISPR interference system against Fabp4 to white adipocytes ameliorates obesity, inflammation, hepatic steatosis, and insulin resistance 的研究论文。

该研究通过改良的CRISPR干扰技术(CRISPRi),在不修改基因组DNA的情况下,有效降低白色脂肪中的脂肪酸结合蛋白4(Fabp4)的表达,能够在不减少饮食、不增加运动的情况下,让小鼠体重降低20%。

众所周知,传统的CRISPR基因编辑技术通过造成DNA特定位点的双链断裂,再利用细胞内的DNA自我修复机制,实现对DNA的永久性修改,从而实现基因编辑。

但对DNA的永久性修改可能会导致意料之外的问题,因此,金永熙团队采用了基于CRISPR基因编辑的技术——CRISPR干扰(CRISPRi),CRISPRi技术利用切割活性丧失的Cas9蛋白——dCas9,通过与gRNA合作,在不修改DNA的情况下,实现对特定基因的表达抑制。

然而,问题是CRISPR基因编辑工具很难被有效且特异性递送到脂肪细胞中,为了解决这个靶向脂肪组织的难题,研究团队开发了一种名为 ATS-9R 的与白色脂肪细胞特异性对接的短肽。使用这种短肽递送CRISPRi基因编辑组分到白色脂肪组织中。

脂肪酸结合蛋白4(Fabp4),是一种主要存在于白色脂肪和血浆中的蛋白质,可在糖和胰岛素代谢中发挥作用,之前的研究表明,降低患糖尿病小鼠的Fabp4的表达水平,可改善血糖水平以及脂肪和胰岛素代谢。

通过这种改良的CRISPRi技术,研究团队成功的使Fabp4蛋白表达水平降低了60%之多。

接下来,研究团队测试了肥胖小鼠和糖尿病小鼠。研究团队为肥胖和糖尿病小鼠注射短肽靶向的CRISPRi,每周两次,持续6周。在此实验期间,小鼠的体重减轻了20%。

同时,在治疗期间小鼠的食物摄入量没有显著变化,这表明小鼠减肥成功不是因为控制了食欲造成的效果。同时,实验结果还表明,小鼠的血糖水平降低、炎症减轻、非酒精性脂肪肝生物标志物的改善。

这项研究表明,通过CRISPR基因编辑技术靶向白色脂肪组织并抑制Fabp4蛋白表达水平,可显著降低肥胖小鼠和糖尿病小鼠的体重,并改善小鼠的多项健康指标。开发了一种与传统减肥药不同的治疗肥胖的新方法,说明CRISPR基因编辑是治疗肥胖的有前景的方法。

但是需要指出的是,这项研究的规模较小,每个实验组只有5只小鼠,而且从小鼠模型到人类患者的转化还有很长的路要走。

论文链接:

https://genome.cshlp.org/content/29/9/1442.abstract

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