Геномное редактирование превратило белый жир в бурый

Исследователи нарушили последовательность гена NRIP1 в клетках белого жира мышей и превратили их в клетки бурого жира. Эти клетки имплантировали мышам, которые сидели на богатой жиром диете, что способствовало снижению массы тела и повышению толерантности к глюкозе по сравнению с контролем. Те же результаты были получены при имплантации отредактированных клеток человека. Препринт исследования опубликован на сайте biorxiv.org.

Некоторые заболевания нарушают общий метаболизм: например, ожирение и диабет второго типа вызывают плохую реакцию тканей на инсулин, проблемы с расщеплением глюкозы и липидов, а также сопутствующие заболевания. Несмотря на разные подходы к лечению, от диабета до сих пор страдают 400 миллионов людей по всему миру.

На уровне организма метаболизм регулирует в том числе и жировая ткань, которая бывает двух типов: белая, в клетках которой хранятся капли жира, и бурая, которая участвует в переработке энергии органических соединений в тепло. Митохондрии бурого жира используют в качестве топлива и липиды, которые запасаются в каплях белых клеток.

Исследователи из университета Массачусетской школы медицины под руководством Эммануэлы Тсагкараки (Emmanouela Tsagkaraki) попробовали превратить клетки белого жира в клетки бурого через подавление гена NRIP1. Этот ген в свою очередь подавляет процесс термогенеза — перевод энергии в тепло клетками бурого жира. Такой переход позволил бы «сжечь» жиры из белых клеток через термогенез.

Чтобы подавить ген NRIP1 исследователи использовали систему CRISPR: белок Cas9, который делает надрез в ДНК, и гРНК, которая «ведет» систему в комплементарное ей место в геноме. После работы системы надрез зашивается ферментами клетки, которые обычно вносят в место разрыва мутации. Эти мутации и нарушают работу гена.

Однако отредактировать геномы клеток внутри мышей было не так просто: систему нужно было доставить именно в клетки белого жира, потому что ген NRIP1 в других клетках может выполнять жизненно важные функции. Тогда биологи отредактировали клетки-предшественницы белого жира в лабораторных условиях, чтобы имплантировать их мышам. Эффективность редактирования в клетках составила 90 процентов и сохранялась во время дифференцировки клеток-предшественниц в зрелые.

Биологи имплантировали отредактированные клетки мышам и подождали шесть недель, пока клетки дадут начало жировым отложениям. После этого исследователи начали наращивать жировую массу мышей при помощи специальной диеты с жирным кормом. К третьей неделе мыши с модифицированными жировыми клетками хуже набирали массу, чем мыши контрольной группы (p<0,05). Этих мышей также коснулись метаболические изменения: пониженный уровень глюкозы и повышенная толерантность к ней.

Тогда исследователи отредактировали человеческие клетки и также имплантировали их мышам. Этот эксперимент также показал снижение массы тела по сравнению с контролем (p<0,01) и повышение толерантности к глюкозе (p<0,05).

Лишний вес не всегда связан с заболеваниями, а иногда может быть даже полезен: недавно австралийские врачи обнаружили, что ожирение может повысить шансы на выживание больных одним из видов рака легкого.

Анна Муравьева