NBT | Hans Clevers 等利用肝细胞类器官结合CRISPR筛选研究脂肪变性的关键因子和药物筛选
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来源：BioArt收集编辑：十一月
撰文 | 十一月
非酒精性脂肪性肝（Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一种大范围的慢行肝脏疾病，脂肪首先在肝脏中累积，肝脏脂肪变性发展为非酒精性脂肪肝炎，最终导致肝脏衰竭或者癌症【1-2】。但是目前为止，非酒精性脂肪肝病缺乏相关治疗药物，这主要是因为缺乏相关药物筛选的模型。 2023年2月23日，荷兰皇家艺术与科学学院Hans Clevers 研究组与Benedetta Artegiani研究组、Delilah Hendriks（第一作者）合作在Nature Biotechnology发表了文章Engineered human hepatocyte organoids enable CRISPR-based target discovery and drug screening for steatosis，通过建立肝细胞诱导的类器官模拟非酒精性脂肪肝的脂肪变性阶段，并建立了基于CRISPR的筛选平台FatTracer用于识别脂肪变性的调节因子。 肝脏中脂肪变性的发生具有多种原因，为了对肝脏变性进行模拟，作者们建立了肝细胞诱导的类器官。血清中的游离脂肪酸是肝脏脂肪酸的主要来源，作者们通过将类器官与油酸和棕榈酸1:1进行混合定义了游离脂肪酸诱导的脂肪变性模型（图1）。油酸和棕榈酸是血浆中最丰富的两种游离脂肪酸。较高浓度的处理下，通过尼罗红染色可以看到脂质的累积。作者们发现随着脂肪变性的进展，类器官的增殖能力显著受损。 图1 肝细胞诱导的脂肪变性类器官模型 接下来，作者们希望建立NAFLD的遗传易感性模型。NAFLD中PNPLA3基因rs738409位点变异编码的I148M是最严重危险遗传因素【3】，在小鼠中过表达人类PNPLA3基因变体I148M会到加重脂肪性肝炎。为此，作者们通过使用CRISPR基因编辑方法，建立了I148M杂合型、突变型、以及PNPLA3-KO敲除型的类器官。作者们发现PNPLA3基因型直接影响肝细胞内脂质水平，野生型的类器官不会异常累积脂质，而PNPLA3-KO敲除型的类器官则会广泛脂质累积以及发生变性。 其次，作者们通过突变APOB以及MTTP建立了两种不同单基因脂质疾病模型，尼罗红染色确认了两种模型中存在异常的脂质累积。通过建立这两种模拟NAFLD模型，作者们希望进行的候选药物的筛选，发现了一些用于有效溶解变性脂质的化合物（图2）。 图2 脂肪变性类器官筛选化学药物 另外，作者们提出了一个基于CRISPR筛选平台FatTracer，可用于识别脂肪变性的调节因子。通过筛选， 作者们发现脂肪酸去饱和酶FADS2是肝脏中的脂肪变性关键性因素（图3）。 图3 FatTracer筛选模型 总的来说，作者们的工作建立了用于模拟脂肪变性的类器官，能够对非酒精性脂肪性肝的脂质变性特征进行模拟，从游离脂肪酸、单遗传变异因素PNPLA3（I148M）以及单基因脂质异常基因APOB与MTTP突变等方面多层次刻画NAFLD的病理特征，从而能够在体外进行大规模的脂肪变性病因的研究以及药物靶点的开发。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41587-023-01680-4
制版人：十一
参考文献
1. Younossi, Z. M. et al. Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease-meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes. Hepatology 64, 73–84 (2016).2. Loomba, R., Friedman, S. L. & Shulman, G. I. Mechanisms and disease consequences of nonalcoholic fatty liver disease. Cell 184, 2537–2564 (2021)3. Romeo, S. et al. Genetic variation in PNPLA3 confers susceptibility to nonalcoholic fatty liver disease. Nat. Genet. 40, 1461–1465 (2008).