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工程脂肪细胞“瘦死”肿瘤,防止肿瘤生长

生物通  · 公众号  ·  · 2025-02-05 13:03

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科学家将储存能量的白色脂肪细胞转化为燃烧卡路里的“米色”脂肪。一旦植入,它们就会与肿瘤竞争资源,在实验室实验中击退五种不同类型的癌症。


抽脂和整形手术通常不会与癌症相提并论。但它们启发了一种治疗癌症的新方法,即利用工程脂肪细胞剥夺肿瘤的营养。


加州大学旧金山分校的研究人员利用基因编辑技术CRISPR将普通的白色脂肪细胞变成了“米色”脂肪细胞,这种细胞贪婪地消耗卡路里以产生热量。


然后,他们将它们植入肿瘤附近,就像整形外科医生从身体的一个部位注射脂肪来丰满另一个部位一样。脂肪细胞吞噬了所有的营养物质,使大部分肿瘤细胞饿死。当脂肪细胞被植入远离肿瘤部位的小鼠体内时,这种方法甚至有效。


依赖于普通的程序可能会加速这种方法作为一种新形式的细胞治疗的到来。


加州大学旧金山分校人类遗传学研究所主任、生物工程和治疗科学系教授Nadav Ahituv博士说:“我们已经通过吸脂术常规地去除脂肪细胞,并通过整形手术将它们放回体内。”他是该论文的资深作者,该论文发表在2月4日的《Nature Biotechnology》杂志上。


“这些脂肪细胞可以在实验室中很容易地进行操作,并安全地放回体内,使它们成为细胞治疗(包括癌症)的一个有吸引力的平台。”


米色脂肪细胞与癌细胞争夺营养

Ahituv和他当时的博士后Hai Nguyen博士意识到,有研究表明,暴露在寒冷环境中可以抑制小鼠的癌症。


一项引人注目的实验甚至表明,它可以帮助非霍奇金淋巴瘤患者。科学家们得出结论,癌细胞之所以饥饿,是因为寒冷激活了棕色脂肪细胞,而棕色脂肪细胞利用营养物质产生热量。


但对于身体脆弱的癌症患者来说,冷疗法并不是一个可行的选择。


因此,Ahituv和Nguyen转向了使用米色脂肪的想法,他们打赌他们可以设计它来燃烧足够的卡路里,即使在没有寒冷的情况下,也可以剥夺肿瘤生长所需的燃料。


Nguyen是这篇论文的第一作者,他利用CRISPR激活了白色脂肪细胞中休眠但在棕色脂肪细胞中活跃的基因,希望找到能将白色脂肪细胞转化为最饥渴的米色脂肪细胞的基因。


一个叫做UCP1的基因进入了科学家的视线。


然后,Nguyen在“trans-well”培养皿中培养了UCP1米色脂肪细胞和癌细胞。癌细胞在底部,脂肪细胞在它们上面,它们在不同的隔间里,这些隔间使细胞分开,但迫使它们共享营养。


结果令人震惊。加州大学旧金山分校人类遗传学研究所所长,生物工程与治疗科学系教授Nadav Ahituv博士说:“在我们的第一个跨井实验中,很少有癌细胞存活下来。我们以为我们把什么事搞砸了——我们确信那是个错误。所以,我们重复了很多次,我们一直看到同样的效果。”


米色脂肪细胞控制着两种不同类型的乳腺癌细胞,以及结肠癌、胰腺癌和前列腺癌细胞。但研究人员仍然不知道植入的米色脂肪细胞是否能在更现实的环境中发挥作用。


脂肪细胞疗法证明了它对许多癌症的有效性

因此,科学家们转向了脂肪类器官,这是一种在培养皿中生长的连贯的细胞团,看看当它们被植入小鼠的肿瘤旁边时,它们是否能打败肿瘤细胞。


这种方法对乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌细胞都有效。当脂肪细胞吞噬了所有可用的营养物质时,癌细胞就会挨饿。


植入的米色脂肪细胞非常强大,可以抑制遗传上易患癌症的小鼠的胰腺和乳腺肿瘤。即使将米色脂肪细胞植入远离乳腺癌细胞的地方,它也能起作用。


为了了解它们如何在人体组织中发挥作用,Ahituv和Nguyen与加州大学旧金山分校的乳腺癌专家Jennifer Rosenbluth医学博士合作。Rosenbluth收集了一个包含脂肪细胞和癌细胞的乳腺癌乳房切除术数据库。


“因为乳房有很多脂肪,我们可以从同一个病人身上获得脂肪,修改脂肪,然后用病人自己的乳腺癌细胞在一个跨孔实验中培养它,”阿赫图夫说。


这些相同病人的米色脂肪细胞在培养皿中战胜了乳腺癌细胞——当它们一起植入小鼠模型时。


研究人员知道癌症有偏好的饮食,所以他们设计了脂肪来摄取特定的营养物质。例如,当葡萄糖缺乏时,某些类型的胰腺癌依赖于尿苷。


所以,他们让脂肪只吃尿苷,他们很容易就打败了这些胰腺癌细胞。这表明脂肪可以适应任何癌症的饮食偏好。


活细胞治疗

根据Ahituv的说法,脂肪细胞在活细胞治疗方面有很多优势。


脂肪细胞很容易从病人身上获得。它们在实验室中生长良好,可以被改造成表达不同的基因,承担不同的生物学角色。一旦它们被放回体内,它们就会表现良好,不会偏离植入的位置,与免疫系统和睦相处。


这是几十年来整形手术的进步所证明的记录。


“对于脂肪细胞来说,它们与环境的相互作用较少,所以很少有人担心这些细胞会泄漏到体内,从而引起问题,”Ahituv说。


脂肪细胞也可以被编程来发出信号或执行更复杂的任务。


它们即使不在肿瘤旁边也能战胜癌症的能力,对于治疗难以触及的癌症,如影响大脑的胶质母细胞瘤,以及许多其他疾病,可能是无价的。





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