新型人脂肪肝类器官可用于CRISPR筛选新靶点药物

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作者：Lily

导读：类器官指利用成体干细胞或多能干细胞进行体外3D培养而形成的、具有一定空间结构的组织类似物。类器官能在结构和功能上模拟真实器官，并能够长期稳定传代培养。目前，许多新药研发——包括大分子、小分子的药物发现阶段——已将类器官应用于药物筛选、临床前药物评价等领域。

“organoid（类器官）”一词在20世纪80年代就已出现；但直到2009年来自荷兰Hubrecht 研究所的Hans Clevers及其团队成功用来自小鼠肠道的成体干细胞培育出首个肠道类器官，才宣告了类器官研究进入了新时代。

2010年，有研究发现小鼠胚胎肾干细胞分离再组合可形成肾类器官；随后，多种脏器类器官被成功构建。2017年，Hans Clevers等人完成了乳腺癌类器官项目，并建立起世界上第一个乳腺癌类器官库。Hans Clevers 还成立了类器官技术孵化公司 Hubrecht Organoid Technology ，并成功孵化了多家类器官研究公司。

干细胞与癌症生物领域大师级科学家、类器官之父Hans Clevers教授

近年来，许多新型、更为复杂的类器官不断涌现，为新药研发、精准医疗和再生医学等领域带来了更强大的工具。今年2月，Hans Clevers 团队在类器官研究领域又有新突破：团队开发了新的人类脂肪肝类器官模型——该类器官模型已被证实可用来阐明药物反应；基于此新型类器官，研究者建立了CRISPR筛选平台并成功筛选到了治疗脂肪肝的潜在新靶点——FADS2基因。此模型将有助于测试和开发治疗脂肪肝疾病的新药，并有助于更好地了解疾病生物学。

相关研究成果于2月23日发表于《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志。

https://www.nature.com/articles/s41587-023-01680-4

暂无方法可阻止或逆转脂肪肝

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非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是全球慢性肝病的主要原因，影响着全球超过25%的人口。

NAFLD是一种进行性疾病。从肝脏内脂肪堆积开始，可以发展成非酒精性脂肪性肝炎（NASH），最终导致肝衰竭或癌症。不同的原因可导致脂肪肝的发展，饮食和生活方式是最常见的因素。此外，遗传学也发挥着重要作用。例如，遗传性脂质紊乱将使患者更容易患脂肪肝疾病；并且，有几种突变增加了患该疾病的风险。

令人担忧的是，目前还没有一种治疗方法可以阻止或逆转这种疾病。随着疾病的进展，不可逆肝损伤的风险和肝移植的需要大大增加。此外，患有脂肪肝的人患肝癌的风险更高。由于模型系统的稀缺，确定解决这种疾病的方法非常具有挑战性——小鼠的新陈代谢差异很大，因此不能作为人类疾病的代表性模型系统；而目前的基于人体的体外模型不能快速产生大量的细胞，对其进行基因修饰也十分困难。

新型人脂肪肝类器官

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如今，类器官或可帮助解决上述问题。在这项最新发表的研究中，Hans Clevers 团队建立了三种类器官模型，用以寻找脂肪肝发展的不同触发因素。

首先，他们用脂肪酸混合物“喂养”类器官以模仿西式饮食，并观察到了脂肪肝类器官的快速发育。在第二种模型中，团队使用了先导编辑（Prime Editing）将脂肪肝的最高风险基因突变（PNPLA3 I148M）引入类器官系统——具有这种突变的类器官比没有这种突变的类器官表现出更严重的脂肪堆积。最后，研究团队使用CRISPR-Cas9模拟了遗传脂质疾病，以研究这些疾病如何影响脂肪肝的发展——由于糖源性脂肪的积累，这些突变的类器官自发地发展成严重的脂肪肝。

发现新的药物靶点

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然后，基于上述类器官模型，团队筛选了大量治疗脂肪肝疾病的候选药物。值得注意的是，研究人员观察到，不同的脂肪肝类器官模型对药物的反应非常相似；因此，研究者能够识别出在所有模型中均有效的药物。

实验结果显示，这些有效的药物通过一个共同的机制起作用，即阻止糖生成脂类。此外还观察到，具有脂肪肝最高风险突变的类器官与没有突变的类器官对所有药物的反应方式不同，这表明类器官可以作为个性化医疗的工具。

Modelling a genetic lipid disorder leads to the development of spontaneous fatty liver organoids. Lipids are depth-colored.

建立CRISPR筛选平台

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研究团队继续使用类器官模型建立了一个基因筛选平台，以识别在脂肪肝疾病中起作用的新基因。研究团队将他们的类器官开发了一个名为FatTracer的CRISPR筛选平台。他们使用这个平台来研究特定基因的缺失对脂肪肝表型的影响——这些影响可在短短20天内被可视化。

在筛选了35名候选者后，研究者发现了FADS2基因（脂肪酸去饱和酶2）是一个新的与脂肪肝疾病相关的关键基因，FADS2基因的缺失使得类器官的脂肪含量大大增加。

研究小组想知道相反的情况，即更多的FADS2是否会对疾病有益。事实上，当过度表达FADS2时，会使之前显示出脂肪肝的类器官显著减轻，这表明FADS2是一种潜在的脂肪肝治疗新靶点。

未来方向

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这些新颖的脂肪肝类器官模型为未来的许多方向铺平了道路。例如，研究人员希望更好地了解与脂肪肝发展相关的遗传风险，以及研究哪些因素影响疾病进展。最终目标是使用这些模型来定义（个性化）药物疗法，以治愈肝脏的脂肪超负荷。

参考资料：

https://www.eurekalert.org/news-releases/980582

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

原标题：《Hans Clevers 团队类器官研究再突破！新型人脂肪肝类器官可用于CRISPR筛选新靶点药物》

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