脂肪——它對(duì)生命至關(guān)重要，但過多會(huì)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(duì)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(yàn)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(shí)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(shí)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(duì)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(gè)過程并將其提煉為兩周到一個(gè)月的任何時(shí)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(shí)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(yàn)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(shí)刪除多個(gè)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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