近(23)日，荷蘭烏特勒支Hubrecht研究所Hans Clevers團隊，使用人類胎兒肝細胞，開發出非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的新型類器官(organoid)模型，能研究疾病機轉，並利用CRISPR基因編輯建立篩選平台，能夠測試與開發治療NAFLD的新藥。該研究發表於《Nature Biotechnology》。
 
NAFLD是非酒精性脂肪肝炎(NASH)的早期階段，是指很少或不飲酒的人，其肝臟堆積了過多的脂肪，在全球的盛行率達到25%。部分的患者會由NAFLD發展成NASH，更嚴重者，還會發展為肝纖維化、肝硬化以及肝癌。
 
NASH是熱門的藥物開發主題，相對來說，因為缺乏瞭解NAFLD的可靠模型，NAFLD療法的開發較不受關注。而Hans Clevers團隊將改變此一情況，他們建立了三種類器官模型，可分別模擬飲食、遺傳易感性(genetic predisposition)、單基因突變因素所驅動的NAFLD。
 
在第一種模型中，為了模擬飲食誘發的NAFLD，他們「餵食」類器官一種游離脂肪酸的混合物，其中含有高比例的棕櫚酸(palmitic acid)與油酸(oleic acid)，這是標準西方飲食的特色。隨著脂肪在類器官的細胞中積累，到了第七天，所有類器官都出現了相似程度的脂肪肝，並且隨著脂肪肝的逐漸惡化，顯示增殖能力受損。
 
在第二種模型中，研究人員模擬了NAFLD的遺傳易感性。研究人員表示，PNPLA3基因中rs738409位點的單核苷酸多態性(SNP)(製造出I148M變體)，是迄今為止最強的遺傳風險因素。因此，研究人員使用兩種CRISPR基因編輯技術—先導編輯(prime editing)和標準CRISPR-Cas9，在類器官中誘導此突變。
 
結果不出所料，具有基因突變的類器官會自發地積累脂質，且同型合子(homozygous)突變版本的類器官累積的脂肪，較異型合子(heterozygous)類器官多；而對照組則不會。
 
在最後一組模型中，研究人員培養了具有導致脂質紊亂的單基因突變的類器官。研究人員再次利用 CRISPR-Cas9，其中一組誘導會導致家族性低β脂蛋白血症的APOB基因突變，另一組誘導會導致無β脂蛋白血症的MTTP基因突變。
 
就像患者一樣，這些類器官會自發地發展為脂肪肝。值得注意的是，雖然肝細胞出現了廣泛的脂肪變性，但其增殖能力不受影響。
 
隨著他們的模型準備就緒，研究人員從最近的NASH和NAFLD臨床試驗中，篩選了17種候選藥物來測試是否有效。結果顯示，最有效的候選藥物——吉立亞(Gilead)的FXR促效劑cilofexor、Galmed的SCD1調節劑aramchol、武田(Takeda)的PPAR-γ刺激劑pioglitazone和一種名為PF 06424439的DGAT2抑制劑——似乎在所有不同模型中都以相同的機制發揮作用；也就是說，它們抑制了脂質新生(de novo lipogenesis)。研究人員還注意到，遺傳風險因素和脂質紊亂的存在會影響藥物的療效。
 
最後，研究人員也透過CRISPR建立篩選平台，透過類器官模型找到潛在的治療靶點。研究發現，脂肪酸去飽和酶2 (FADS2)功能喪失會導致脂肪堆積，過量表現FADS2則減少了脂肪堆積，這顯示它可能具有作為治療靶點的潛力。
 
Hubrecht研究所表示，新型脂肪肝類器官模型未來還將有廣大的應用，例如進一步了解基因如何影響脂肪肝發展，甚至是使用這些模型來開發個人化藥物療法。
 
參考資料：https://www.fiercebiotech.com/research/new-nafld-organoids-offer-insights-and-identify-new-gene-therapeutic-target-potential
論文：https://www.nature.com/articles/s41587-023-01680-4
 
(編譯/劉馨香)