根据文章内容,我将生成一份全面的学术报告,介绍该研究工作:
主要作者和研究单位: Delilah Hendriks、Jos F. Brouwers、Karien Hamer、Maarten H. Geurts、Léa Luciana、Simone Massalini、Carmen López-Iglesias、Peter J. Peters、Maria J. Rodríguez-Colman、Susana Chuva de Sousa Lopes、Benedetta Artegiani和Hans Clevers,来自荷兰皇家艺术与科学院卡夫曼研究所(Hubrecht Institute)、阿凡斯应用科学大学(Avans University of Applied Sciences)、乌特勒支大学医学中心(University Medical Center Utrecht)、马斯特里赫特大学(Maastricht University)、莱顿大学医学中心(Leiden University Medical Center)等机构。该研究发表于期刊Nature Biotechnology。
研究背景: 非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是一种主要的慢性肝病,全球有超过25%的人口患有该病。NAFLD可能会发展为更严重的非酒精性肝炎(NASH)等疾病。目前还没有获批上市的NAFLD疗法,部分原因是缺乏相关的人体模型用于药物筛选和靶点发现。
研究目的: 1. 利用人胚胎肝细胞形成的类器官(organoids)模型,重现NAFLD早期的单纯性脂肪肝(steatosis)阶段的不同病因,包括游离脂肪酸负荷、基因变异(PNPLA3 I148M)以及单基因脂质代谢障碍(APOB和MTTP基因缺失)。 2. 在不同steatosis模型中筛选药物候选分子,解析有效化合物的作用机制。 3. 建立一种CRISPR筛选平台(FatTracer),利用APOB和MTTP基因缺失的organoids发现steatosis调控因子和潜在的药物靶点。
研究工作流程: 1. 利用培养基中的游离脂肪酸或通过CRISPR编辑技术在人胚胎肝细胞中引入PNPLA3 I148M、APOB或MMTP基因缺失,构建不同类型的steatosis模型。
在steatosis模型中筛选17种候选NAFLD药物,通过Nile红染色评估药物对脂质积累的影响,并根据定量评分系统对药物疗效进行排序。
对有效的降脂药物进行转录组分析,揭示它们的作用机理及潜在的不良反应。
利用APOB和MTTP突变的steatosis organoids模型(FatTracer),构建针对35个脂质代谢相关基因的CRISPR干扰库,快速鉴定影响steatosis的基因和药物靶点。
在药物筛选和CRISPR筛选中鉴定出脂肪酸去饱和酶FADS2是调控steatosis的关键因子,FADS2过表达能显著降低脂肪积累。
通过靶向PLIN2(与脂质滴结合的重要蛋白)基因位点,建立了一种实时脂质报告系统,可用于自动化的高通量药物和CRISPR筛选。
主要发现: 1. 抑制甘油三酯合成途径中的关键酶(如ACC、FAS、DGAT2)是有效降低steatosis的共同作用机制,而PPARs等靶标则无明显疗效。
FXR激动剂和FGF19能显著减轻steatosis,似乎是通过诱导FGF19信号抑制DNL途径发挥作用,但可能会引发细胞上皮-间质转化和增殖受损等不良反应。
携带PNPLA3 I148M风险基因型的细胞,对FXR激动剂和FGF19的治疗反应较差。
FADS2是一个调控steatosis的关键基因,其过表达能够增加多不饱和脂肪酸水平并抑制DNL途径,从而减轻steatosis。
FatTracer利用APOB或MTTP缺失的steatosis organoids快速鉴定潜在的steatosis调控因子和靶点,如FADS2,为研究NAFLD及药物开发提供新平台。
将PLIN2标记为荧光报告蛋白,能够实时监测脂质滴水平变化,用于自动化的高通量药物和CRISPR筛选。
研究价值: 该项工作利用类器官模型直接研究了人肝细胞中steatosis的不同病因机制,通过大规模的药物和CRISPR筛选发现了有效靶标和作用通路,为NAFLD的药物研发提供了新视角和研究工具,具有重要的科学意义和应用价值。利用FADS2调控steatosis的新发现,为NAFLD靶向治疗提供了潜在的新策略。