史上最简单减肥方法：无线光遗传学技术通过刺激褐色脂肪组织产热
以下文章来源于BioWorld ，作者iBioWorld
撰文：nagashi
21世纪的今天，随着经济发展和科技进步，人们的生活水平得到了极大的提高，在全世界范围内，肥胖率都呈现出上升态势。在中国，超重和肥胖人群已逾3亿人，减肥瘦身已成为人们茶余饭后的热门话题。
值得注意的是，肥胖既是一种特征，也是一种疾病，肥胖患者不仅仅表现为生活的不便和运动能力的下降，还更容易患上代谢性疾病和心脑血管疾病，甚至有研究表明肥胖者更容易患上癌症。
那么，我们又该如何去治愈肥胖？
近日，美国加州大学旧金山分校糖尿病中心的研究人员在 Nature 子刊 Nature Communications 杂志发表题为：Wireless optogenetics protects against obesity via stimulation of non-canonical fat thermogenesis 的研究论文。
研究人员在小鼠中植入一个无线光遗传学装置，刺激皮下脂肪组织并有效激活Ca2+循环的脂肪产热，增加全身能量消耗并且无需冷刺激。此项研究首次证明了脂肪特异性冷刺激模拟可以通过激活非常规生热作用预防肥胖！
由产热脂肪细胞（褐色脂肪和米色脂肪）产生的非颤抖性产热在调节全身能量平衡中起着重要作用。最近的研究表明脂肪生热作用受损与肥胖和胰岛素抵抗的发展密切相关，而激活产热途径可以有效地改善代谢健康。
冷刺激可以有效激活脂肪组织的产热作用：机体暴露于寒冷环境中，交感神经系统释放去甲肾上腺素（NA）激活β3-肾上腺素能受体（β3-AR）及其下游信号通路，活化解偶联蛋白（UCP1），从而引起脂肪组织产热。
基于这一经典产热途径，此前的抗肥胖药物大多以β-AR为靶点，刺激脂肪组织产热，从而消耗能量以达到减肥目的。然而，β-AR激动剂不可避免地增加了血压，容易诱发心血管疾病。因此，抗肥胖药物迫切寻求安全且有效的新靶点。
研究团队在之前的研究中报道了褐色脂肪组织中一个与UCP无关的产热机制，该机制涉及ATP依赖、SERCA2b和RyR2介导的Ca2+无效循环。值得注意的是，增强Ca2+无效循环的是S107——一种作用于RyR2-Calstabin复合体的化学稳定剂。它能有效地刺激非UCP1依赖的产热，并保护UCP1缺失的小鼠在寒冷暴露后不会降低体温。
光遗传学技术是一种神经生物学领域的强有力的研究工具，可在生物体内操纵神经元或细胞的时空活动。最新的无线供电光遗传学设备能够高效、稳定地传输到行为自由的动物的周围神经。
根据上述这些，在此项研究中，研究人员研制了一种可植入小鼠皮下脂肪组织的无线光遗传学装置，并且不同于以往，该设备能有效刺激神经元及其周围细胞。
通过使用这种可植入的无线光遗传学装置，研究人员绕过β-AR通路，刺激小鼠的皮下脂肪组织并有效激活Ca2+无效循环依赖的脂肪产热作用，增加全身能量消耗并无需冷刺激。令人兴奋的是，光诱导的脂肪产热足以保护小鼠免于饮食诱导的体重增加。
这也是首次证实可以通过激活脂肪组织的非经典生热作用，从而预防肥胖！
总而言之，此项研究通过一种可植入式无线光遗传学装置，成功在小鼠体内光诱导激活脂肪组织的非经典生热作用，保护小鼠免于饮食诱导的体重增加。但后续若想应用于人类的肥胖治疗，仍需要进一步的动物实验和临床试验去证实其安全性和有效性。
关于光遗传学
2005年8月14日，Karl Deisseroth教授作为通讯作者，在Nature Neuroscience杂志发表题为：Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity（毫秒时间尺度，基因靶向光学控制神经活动）的研究论文。
这项研究发现ChR2可以在哺乳动物神经元中稳定安全地表达，并可以驱动神经元去极化。当用一系列短暂的光脉冲激活时，ChR2可以以毫秒级时间分辨率控制兴奋性或抑制性突触传递。这一技术为神经科学家和生物医学工程师提供了一个普适性工具，也标志着光遗传学（Optogenetics）的正式到来。
光遗传技术具有独特的高时空分辨率和细胞类型特异性两大特点，克服了传统手段控制细胞或有机体活动的许多缺点，能对神经元进行非侵入式的精准定位刺激操作而彻底改变了神经科学领域的研究状况，为神经科学提供了革命性的研究手段。光遗传技术在将来还有可能发展出一系列中枢神经系统疾病的新疗法。
这篇论文的通讯作者 Karl Deisseroth教授被称为光遗传学之父，值得一提的是，当时年仅23岁的张锋是这篇划时代论文的第二作者，2011年张锋加入麻省理工学院，开始自己的独立科研生涯，2013年，张锋首次将CRISPR/Cas9基因编辑技术成功应用于哺乳动物和人类细胞，从此，张锋随着CRISPR一起大放异彩。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15589-yhttps://www.nature.com/articles/nn1525 声明：| 本文仅代表作者观点，不代表最前延观点 | 文章来源BioWorld，无任何商业用途，版权归原作者所有，如有问题请及时联系 我们以作处理。
