來自O(shè)rganoid小組(前Clevers小組，Hubrecht研究所)的研究人員與來自PrincessMáxima兒科腫瘤學(xué)中心的研究人員一起建立了脂肪肝疾病的新型人體類器官模型。他們使用這些模型來闡明藥物反應(yīng)，并建立了一個CRISPR篩選平臺來識別新的疾病介質(zhì)和潛在的治療靶點。這些模型將有助于測試和開發(fā)治療脂肪肝的新藥，并有助于更好地了解疾病生物學(xué)。該研究結(jié)果將于2023年2月23日發(fā)表在NatureBiotechnology上。
脂肪肝
肝臟脂肪堆積是一種全球范圍內(nèi)越來越普遍的疾病，全球超過四分之一的人口受到影響?；加兄靖螘?dǎo)致炎癥、肝功能受損，并最終導(dǎo)致疤痕組織形成。不同的原因會導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)展，飲食和生活方式是最常見的因素。此外，遺傳學(xué)可以發(fā)揮重要作用。例如，遺傳性脂質(zhì)紊亂使患者更容易患上脂肪肝，而一些突變會增加患這種疾病的風(fēng)險。
無治療
令人擔(dān)憂的是，目前還沒有可以阻止或逆轉(zhuǎn)脂肪肝的治療方法。隨著疾病的進(jìn)展，不可逆肝損傷的風(fēng)險和肝移植的需要大大增加。此外，患有脂肪肝的人患肝癌的風(fēng)險更高。由于缺乏模型系統(tǒng)，確定解決該疾病的方法非常具有挑戰(zhàn)性。小鼠的新陳代謝差異很大，因此不能用作人類疾病的代表性模型系統(tǒng)。此外，目前以人為基礎(chǔ)的體外模型有幾個缺點。這些模型的遺傳改造很困難，目前不可能快速生成大量細(xì)胞。
脂肪肝類器官
現(xiàn)在，研究人員轉(zhuǎn)向類器官建立三種模型，捕捉脂肪肝發(fā)展的不同觸發(fā)因素。首先，他們用脂肪酸混合物“喂養(yǎng)”類器官以模仿西方飲食，并見證了脂肪肝類器官的快速發(fā)展。作為第二個模型，該團(tuán)隊使用一種名為primeediting的新CRISPR工具將脂肪肝疾病的最高風(fēng)險突變引入了他們的類器官系統(tǒng)。具有這種突變的類器官比沒有它的類器官表現(xiàn)出更嚴(yán)重的脂肪堆積。最后，研究人員還使用CRISPR-Cas9對遺傳性脂質(zhì)紊亂進(jìn)行了建模，以研究這些紊亂如何影響脂肪肝的發(fā)展。由于糖衍生脂肪的積累，這些突變的類器官自發(fā)地發(fā)展出嚴(yán)重的脂肪肝。
該團(tuán)隊隨后在新開發(fā)的類器官模型上篩選了大量治療脂肪肝的候選藥物。有趣的是，研究人員觀察到不同的脂肪肝類器官模型對藥物的反應(yīng)非常相似。通過這樣做，他們確定了對所有模型都有效的藥物子集。有趣的是，這些有效藥物通過一種共同機制發(fā)揮作用，即阻止糖類生成脂質(zhì)。重要的是，該團(tuán)隊還觀察到，具有脂肪肝最高風(fēng)險突變的類器官對所有藥物的反應(yīng)方式與沒有突變的類器官不同。這表明類器官可以用作個性化醫(yī)療的工具。
CRISPR平臺
研究人員繼續(xù)使用他們的類器官模型建立了一個基因篩選平臺，以識別在脂肪肝疾病中起作用的新基因。研究人員將他們的類器官轉(zhuǎn)化為一個名為FatTracer的CRISPR篩選平臺。他們使用這個平臺來研究特定基因丟失對脂肪肝表型的影響，可以在20天內(nèi)實時可視化。在對35名候選者進(jìn)行篩選后，發(fā)現(xiàn)了FADS2基因(脂肪酸去飽和酶2)在脂肪肝疾病中的一個新的關(guān)鍵作用。FADS2的破壞使類器官脂肪含量更高。該團(tuán)隊想知道相反的情況，即擁有更多的FADS2，是否會對疾病有益。事實上，當(dāng)過表達(dá)FADS2時，類器官曾經(jīng)顯示的脂肪肝嚴(yán)重減少，
未來發(fā)展方向
這些新型脂肪肝類器官模型為未來的許多方向鋪平了道路。例如，研究人員希望更好地了解與脂肪肝發(fā)展相關(guān)的遺傳風(fēng)險，以及研究影響疾病進(jìn)展的因素。最終目標(biāo)是使用這些模型來定義(個性化)藥物療法，以治愈肝臟脂肪超載。
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