W ciągu ostatnich 30 lat wskaźnik otyłości na świecie ponad dwukrotnie wzrósł, dotykając obecnie ponad miliarda ludzi. Otyłość jest istotnym czynnikiem ryzyka wielu poważnych zaburzeń metabolicznych, takich jak cukrzyca typu 2, choroby sercowo-naczyniowe, przewlekła choroba nerek czy nowotwory. Choć aktualne strategie leczenia – obejmujące zmiany stylu życia, chirurgię bariatryczną i leki z grupy agonistów GLP-1, takie jak Ozempic czy Wegovy – przynoszą efekty, to wielu pacjentów nie ma do nich dostępu, nie kończy terapii lub nie potrafi utrzymać uzyskanej redukcji masy ciała.
Naukowcy z Instytutu Salka poszukują nowych kierunków terapeutycznych, koncentrując się na mikroproteinach – mało poznanej klasie cząsteczek występujących w całym organizmie, które odgrywają kluczowe role zarówno w zdrowiu, jak i w chorobie. W nowym badaniu zespół badawczy wykorzystał edytowanie genów metodą CRISPR do przeszukania tysięcy genów komórek tłuszczowych i zidentyfikowania kilkudziesięciu genów, które prawdopodobnie kodują mikroproteiny regulujące proliferację komórek tłuszczowych lub akumulację lipidów.
Wyniki, opublikowane 7 sierpnia 2025 r. na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences, wskazują na istnienie nowych mikroprotein, które mogą stanowić cele terapeutyczne w leczeniu otyłości i powiązanych z nią zaburzeń metabolicznych. Badanie podkreśla również wartość przesiewów CRISPR w identyfikowaniu mikroprotein.
„Przesiewy CRISPR są niezwykle skuteczne w wykrywaniu istotnych czynników związanych z otyłością i metabolizmem, które mogą stać się celami terapeutycznymi” – mówi prof. Alan Saghatelian, autor senior i kierownik katedry dr. Frederika Paulsena w Instytucie Salka. – „Nowe technologie przesiewowe pozwalają nam odkrywać zupełnie nowy poziom regulacji biologicznej sterowanej przez mikroproteiny. Im więcej przesiewamy, tym więcej chorobotwórczych mikroprotein odkrywamy – a to oznacza więcej potencjalnych celów dla przyszłych leków.”
Obecne terapie otyłości i zaburzeń metabolicznych
Otyłość rozwija się, gdy spożycie energii przekracza jej zużycie – prowadząc do wzrostu liczby i objętości adipocytów (komórek tłuszczowych), które magazynują nadmiar energii w postaci lipidów. Jednak nadmiar lipidów może skutkować ich odkładaniem się w całym organizmie, powodując stan zapalny i dysfunkcję narządów.
Liczne czynniki wpływają na ten złożony system regulacji energetycznej. Kluczowym pytaniem pozostaje, jak je wszystkie zidentyfikować i które z nich mogą stać się skutecznymi celami terapeutycznymi?
Nad tym pytaniem od dekad pracuje zespół prof. Ronalda Evansa, eksperta w dziedzinie receptora PPAR gamma – głównego regulatora różnicowania komórek tłuszczowych. Choć opracowano leki ukierunkowane na PPAR gamma, ich stosowanie wiązało się z działaniami niepożądanymi, takimi jak przyrost masy ciała czy utrata masy kostnej. Idealna terapia oparta na modulacji PPAR gamma nie trafiła jeszcze na rynek.
Kiedy nadzieje związane z PPAR gamma osłabły, na scenie pojawiły się leki GLP-1 – peptydy wystarczająco małe, by zaliczyć je do mikroprotein, regulujące poziom cukru i apetyt. Mimo swojej skuteczności leki te również mają ograniczenia, w tym utratę masy mięśniowej i nudności. Ich rosnąca popularność pokazuje jednak potencjał mikroprotein jako leków w terapii otyłości.
Zespół Saghateliana wykorzystuje nowoczesne narzędzia genetyczne, by wydobyć mikroproteiny z tzw. „ciemnej materii genomu”. Przez lata znaczne fragmenty genomu uznawano za „śmieciowe DNA” i pomijano. Jednak dzięki postępom technologicznym możliwe stało się odkrywanie ukrytego świata mikroprotein, które mogą zwiększyć znaną nam liczbę białek o 10–30%.
Zespół z Salka stosuje przesiewy CRISPR do przeszukiwania tych fragmentów w poszukiwaniu mikroprotein regulujących biologię komórek tłuszczowych i magazynowanie lipidów, przyspieszając tym samym poszukiwania nowych leków o działaniu podobnym do PPAR gamma czy GLP-1.
CRISPR jako narzędzie do odkrywania mikroprotein
Przesiewy CRISPR działają poprzez wycinanie określonych genów w komórkach i obserwację ich wpływu na przeżywalność lub funkcjonowanie komórek. Dzięki temu można określić funkcję danego genu. W tym przypadku naukowcy poszukiwali genów kodujących mikroproteiny biorące udział w różnicowaniu lub proliferacji adipocytów.
„Chcieliśmy sprawdzić, czy coś nam nie umknęło przez te wszystkie lata badań nad metabolizmem” – mówi dr Victor Pai, pierwszy autor i badacz podoktorski w laboratorium Saghateliana. – „CRISPR pozwala nam wybierać interesujące geny, które mają bezpośredni wpływ na akumulację lipidów i rozwój komórek tłuszczowych.”
Nowe badanie stanowi kontynuację wcześniejszych prac zespołu, który zidentyfikował tysiące potencjalnych mikroprotein analizując RNA pochodzące z tkanki tłuszczowej myszy. Teraz badacze rozszerzyli tę bazę danych, włączając nowe mikroproteiny z modelu prekursorowych komórek tłuszczowych, który umożliwia śledzenie procesu ich dojrzewania.
Po przesiewie CRISPR naukowcy wyłonili 38 potencjalnych mikroprotein uczestniczących w tworzeniu kropelek lipidowych – procesu świadczącego o wzroście magazynowania tłuszczu. Chociaż te mikroproteiny zostały wskazane jako potencjalne, ich funkcja wymagała dalszej weryfikacji.
Nowa mikroproteina: Adipocyte-smORF-1183
Zespół wybrał kilka z mikroprotein do dalszych badań funkcjonalnych i potwierdził jedną z nich – Adipocyte-smORF-1183, która, jak sugeruje Pai, wpływa na tworzenie kropelek lipidowych w adipocytach.
Odkrycie Adipocyte-smORF-1183 stanowi istotny krok w kierunku identyfikacji kolejnych mikroprotein związanych z akumulacją lipidów i regulacją komórek tłuszczowych. Potwierdza również skuteczność CRISPR jako narzędzia do poszukiwania nowych celów terapeutycznych w leczeniu otyłości i zaburzeń metabolicznych.
„Na tym polega istota badań – mówi Saghatelian – to nieustanny proces doskonalenia technologii i metodologii, które pozwalają nam lepiej rozumieć biologię i w przyszłości tworzyć skuteczniejsze terapie.”
Następnym krokiem będzie powtórzenie eksperymentu na ludzkich komórkach tłuszczowych. Naukowcy mają również nadzieję, że ich sukces zainspiruje innych badaczy do wykorzystywania przesiewów CRISPR do odkrywania kolejnych mikroprotein – takich jak Adipocyte-smORF-1183, która do niedawna uważana była za fragment „śmieciowego” DNA.
Dalsza walidacja oraz wykorzystanie nowych bibliotek komórkowych może znacząco rozszerzyć listę potencjalnych kandydatów na leki nowej generacji w terapii otyłości i zaburzeń metabolicznych.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences, CRISPR-Cas9 Screening Reveals Microproteins Regulating Adipocyte Proliferation and Lipid Metabolism
DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.2506534122
