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不用节食运动就变瘦?通过基因编辑改变脂肪细胞或能让你轻松减肥|硬科技

来源:网络 时间:2020-11-11

记者 | 谭一凡

“不运动能无法减肥!”,“好想要躺着就能变瘦!”这些经常在脑海出现却看起来不切实际的幻想,在未来几年内或许将成为现实。

作为高级哺乳类动物,人体内既有“怕”的脂肪也有“好”的脂肪。其中,棕色脂肪燃烧能量,协助我们维持苗条,而过多的劣质白色脂肪存储能量,所致体重增加。目前,科学家已经在实验室中创建了人造棕色脂肪细胞,并将其转移到小鼠体内,让这些啮齿动物在高脂肪饮食中不仅体重减轻了,也变得更健康。

科学家们希望这样的方法可以对人类起着同样的起到。

脂肪之间的转化

研究表明,婴儿和很多小型哺乳动物都所含棕色脂肪,棕色脂肪的颜色来自于低血流量和许多被称为“微型发电厂”的线粒体。

通过低温,棕色脂肪中的“发电厂”线粒体被关上,不会将体内食物中的化学能转化成为热能,储存白色脂肪,这有助婴儿保持温暖,确保小型哺乳动物在寒冬生存。

2009年,研究人员发现,成年人中也有可应付低温的棕色脂肪。此外,成年人的白色脂肪中还散播着米色脂肪。米色脂肪不是白色或棕色脂肪当中的一种,而是介于两者之间。当必须的时候,米色脂肪会变成棕色,把更多的卡路里转化成为热量;当不再需要的时候,它又不会变成白色脂肪。

成年人体内有多少棕色和米色脂肪尚不清楚,但其数量在相当大程度上取决于一个人的身体成分,瘦人比肥胖人倾向于享有更多活跃的棕色和米色脂肪。

人有三种类型的脂肪细胞。棕色脂肪自燃能量,但是成年后棕色脂肪含量并不多;白色脂肪储存能量;米色脂肪散布在白色脂肪中,活化的米色脂肪的行为类似于褐色脂肪,可以协助我们保持苗条。“科学家们想要知道否可以通过将脂肪切换来化疗肥胖症。”马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的分子生物学家曾玉华表示。

曾玉华的团队已经在老鼠身上做了这个实验。该团队在8月26日的《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上叙述了这一过程。

人工分离

曾玉华团队的整形外科医生从病人的脖子上萃取了可以变成脂肪的细胞。在实验室里,细胞组织会长成白色和棕色的脂肪。为了使白色脂肪像米色脂肪一样需要转化成为棕色脂肪,研究人员用于了一种取名为CRISPR-Cas9的技术。

CRISPR经常被用作基因搭起等研究.曾玉华团队利用这种技术将一个分子电源插入到白色脂肪细胞的DNA中。这个开关打开了一个叫做UCP1的基因,在棕色脂肪中,这种基因会造成线粒体产生热量。

插入的开关使UCP1基因产生的蛋白质减少了近20倍,多余的蛋白质将白色脂肪细胞变成了研究人员称作HUMBLE细胞的“人工棕色细胞”。

为了防止小鼠的免疫细胞攻击外来的人类细胞,曾玉华团队毁坏了小鼠的免疫系统,将HUMBLE细胞重制到小鼠体内。

研究人员在实验室创立的HUMBLE细胞中,UCP1基因具有活性(红色),但该基因通常仅在棕色脂肪细胞中有活性。细胞的线粒体转化为加热食物和储存的脂肪中的化学能。第一组是正常体重的小鼠,在重制前两周和移植后四周都吃高脂肪的食物,第二组是已经很胖的小鼠。其中,每组小鼠分为三组,第一组接受的是HUMBLE细胞,第二组接受白色脂肪细胞,第三组接受棕色脂肪细胞,所有这些细胞都来自同一个人捐献者。

在研究完结时,研究人员称之为了每只小鼠的体重。体重增加的小鼠被植入HUMBLE或棕色的细胞后,体重增加了20%,植入白色细胞的体重增加小鼠体最重要高出30%。另外三组正常小鼠的体重差异要大于体重增加小鼠。

颜色表明UCP1基因的活性水平(蓝色:较低,红色:低)。分子电源强化了拒绝接受HUMBLE细胞或棕色脂肪细胞的小鼠中该基因的活性,该基因在拒绝接受白色脂肪细胞的小鼠中保持违宪。研究人员还测量了有所不同细胞吸收了多少血糖或葡萄糖。 “令其我们惊讶的是,重制的HUMBLE细胞的小鼠吸收的葡萄糖最多。”曾玉华表示。

曾玉华很高兴看到这一点,这意味著HUMBLE细胞能够与现有的棕色脂肪细胞产生统一的效果。HUMBLE细胞释放出化学信号,让小鼠的组织吸取更多的血糖, 这些变化使小鼠更身体健康。

“在另外一物种当中建构出像人类一样能够发出信号的细胞,这非常令人印象深刻。” 荷兰马斯特里赫特大学的生理学家Wouter van Marken Lichtenbelt表示。van Marken Lichtenbelt在2009年找到了成年人体内存在棕色脂肪。

这能对抗疾病吗?

曾玉华希望CRISPR技术的创意应用于在未来需要治疗患上糖尿病的肥胖患者。通过这种技术,医生托可以除病人的脂肪细胞并编辑他们的DNA,让细胞在不引发免疫攻击的前提下带回病人体内。

曾玉华回应,“这几乎就像苏醒你自己的脂肪细胞来增进葡萄糖的新陈代谢。”曾玉华所说的葡萄糖代谢,指的是人体对血糖的摄取和使用,在糖尿病患者中,这种过程不再正常。

目前,研究人员还在进一步验证这种技术的副作用。“我们不告诉成年人享有和婴儿一样多的棕色脂肪否安全。”van Marken Lichtenbelt表示。

伍斯特马萨诸塞大学医学院的分子生物学家Corvera现在正在对猴子进行实验,让肥胖的猴子以人类相似的速度患上糖尿病,如果该方法适用于猴子,那么接下来将在人类中展开测试。

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