Дослідники порушили послідовність гена в клітинах білого жиру мишей і перетворили їх на клітини бурого жиру. Ці клітини імплантували мишам, які сиділи на багатій жиром дієті, що сприяло зниженню маси тіла і підвищенню толерантності до глюкози порівняно з контролем. Ті ж результати були отримані при імплантації відредагованих клітин людини. Препринт дослідження опубліковано на сайті biorxiv.org.
Деякі захворювання порушують загальний метаболізм: наприклад, ожиріння і діабет другого типу викликають погану реакцію тканин на інсулін, проблеми з розщепленням глюкози і ліпідів, а також супутні захворювання. Незважаючи на різні підходи до лікування, від діабету досі страждають 400 мільйонів людей по всьому світу.
На рівні організму метаболізм регулює в тому числі і жирова тканина, яка буває двох типів: біла, в клітинах якої зберігаються краплі жиру, і бурая, яка бере участь в переробці енергії органічних сполук в тепло. Мітохондрії бурого жиру використовують як паливо і ліпіди, які запасаються в краплях білих клітин.
Дослідники з університету Массачусетської школи медицини під керівництвом Еммануели Тсагкаракі (Emmanouela Tsagkaraki) спробували перетворити клітини білого жиру на клітини бурого через придушення гена. Цей ген у свою чергу пригнічує процес термогенезу - переведення енергії в тепло клітинами бурого жиру. Такий перехід дозволив би «спалити» жири з білих клітин через термогенез.
Щоб придушити ген дослідники використовували систему CRISPR: білок Cas9, який робить надріз в ДНК, і гРНК, яка «веде» систему в комплементарне їй місце в геномі. Після роботи системи надріз зашивається ферментами клітини, які зазвичай вносять в місце розриву мутації. Ці мутації і порушують роботу гена.
Однак відредагувати геноми клітин всередині мишей було не так просто: систему потрібно було доставити саме в клітини білого жиру, тому що ген в інших клітинах може виконувати життєво важливі функції. Тоді біологи відредагували клітини-попередниці білого жиру в лабораторних умовах, щоб імплантувати їх мишам. Ефективність редагування в клітинах склала 90 відсотків і зберігалася під час диференціювання клітин-попередниць у зрілі.
Біологи імплантували відредаговані клітини мишам і почекали шість тижнів, поки клітини дадуть початок жировим відкладенням. Після цього дослідники почали нарощувати жирову масу мишей за допомогою спеціальної дієти з жирним кормом. До третього тижня миші з модифікованими жировими клітинами гірше набирали масу, ніж миші контрольної групи (p < 0,05). Цих мишей також торкнулися метаболічні зміни: знижений рівень глюкози і підвищена толерантність до неї.
Тоді дослідники відредагували людські клітини і також імплантували їх мишам. Цей експеримент також показав зниження маси тіла порівняно з контролем (p < 0,01) і підвищення толерантності до глюкози (p < 0,05).
Зайва вага не завжди пов'язана із захворюваннями, а іноді може бути навіть корисною: нещодавно австралійські лікарі виявили, що ожиріння може підвищити шанси на виживання хворих одним з видів раку легені.