脂肪——它對生命至關(guān)重要，但過多會導(dǎo)致許多健康問題。研究脂肪或脂肪組織在體內(nèi)的功能對于了解肥胖和其他問題至關(guān)重要，但脂肪細(xì)胞的結(jié)構(gòu)差異及其在全身的分布使研究具有挑戰(zhàn)性。
“脂肪細(xì)胞與其他細(xì)胞的不同之處在于它們?nèi)狈Κ?dú)特的細(xì)胞表面受體，并且只占脂肪組織內(nèi)細(xì)胞的一小部分，”Steven Romanelli 博士說。，分子與綜合生理學(xué)系 Ormand MacDougald 博士實(shí)驗室的前成員。
在《生物化學(xué)雜志》上發(fā)表的一篇新論文中，Romanelli、MacDougald 和他們的同事描述了使用 CRISPR-Cas9 的突破，這是一種改變分子生物學(xué)研究的工具，但其在脂肪組織研究中的應(yīng)用一直難以捉摸。
“迄今為止，脂肪研究面臨的最大挑戰(zhàn)是，如果你想研究基因的功能，你必須投入大量的時間、資源和金錢來開發(fā)轉(zhuǎn)基因小鼠，”Romanelli 說。
開發(fā)小鼠模型的傳統(tǒng)方法包括培育具有所需突變的小鼠，以刪除或引入某些感興趣的基因，Romanelli 說這可能需要一年多的時間和數(shù)萬美元。
CRISPR-Cas9 徹底改變了這一過程。這是一種基因編輯技術(shù)，由一種叫做 Cas9 的酶組成，它可以破壞 DNA 鏈，以及一段 RNA，將 Cas9 酶引導(dǎo)到基因組中的特定位點(diǎn)進(jìn)行編輯。該工具被包裝成一種無害的病毒，用于輸送到所研究的細(xì)胞中。該工具已成功用于研究心臟、肝臟、神經(jīng)元和皮膚細(xì)胞等，但從未用于研究某種類型的脂肪細(xì)胞，即棕色脂肪。
使用該技術(shù)，該團(tuán)隊能夠成功靶向棕色脂肪，這是一種用于產(chǎn)生熱量和保護(hù)核心體溫的特殊脂肪組織。
“我們能夠做的是采取整個過程并將其提煉為兩周到一個月的任何時間以生成轉(zhuǎn)基因小鼠，從而將成本降低到 2,000 美元以下。它不僅減少了時間和成本，而且使研究民主化，因此任何熟悉分子生物學(xué)技術(shù)的實(shí)驗室都可以采用這種方法并自行完成，”Romanelli 說。
他們還能夠使用這種方法同時刪除多個基因，這一事實(shí)可以幫助研究人員更好地了解重要的分子途徑。
使用他們的腺相關(guān)病毒 CRISPR-Cas9 組件，他們能夠在成年小鼠中敲除定義棕色脂肪并使其能夠產(chǎn)生熱量的 UCP1 基因。他們觀察到基因敲除小鼠能夠適應(yīng)基因的缺失并在寒冷條件下保持體溫，這暗示了其他參與溫度穩(wěn)態(tài)的途徑。
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