脂肪也能“饿死”癌细胞？科学家用改造脂肪对抗5种癌症

科学家将储存能量的白色脂肪细胞转化为燃烧热量的“米色”脂肪细胞。一旦植入体内，这些改造后的脂肪细胞便与肿瘤争夺营养资源，在实验室实验中成功抑制了五种不同类型的癌症。

通常，抽脂术和整形外科手术很少与癌症治疗联系在一起。

但如今，它们却启发了一种全新的抗癌策略——利用经过工程改造的脂肪细胞剥夺肿瘤的营养供给。

加州大学旧金山分校（UCSF）的研究人员利用基因编辑技术CRISPR，将普通的白色脂肪细胞转变为“米色”脂肪细胞。这种米色脂肪细胞能大量消耗卡路里以产生热量。该研究由美国国立卫生研究院（NIH）资助。

随后，研究人员将这些改造后的脂肪细胞植入肿瘤附近——方法类似于整形外科医生将身体某处抽取的脂肪移植到另一部位以增加体积。这些“饥饿”的脂肪细胞迅速吸收了周围所有可用的营养物质，使大多数肿瘤细胞因“断粮”而死亡。更令人惊讶的是，即使将这些脂肪细胞植入远离肿瘤的部位，该方法在小鼠实验中依然有效。

由于该策略依赖于一种临床上已广泛应用的医疗程序（脂肪移植），有望加速其作为新型细胞疗法的临床转化。

UCSF人类遗传学研究所所长、生物工程与治疗科学系教授Nadav Ahituv博士表示：“我们早已常规地通过抽脂术取出脂肪细胞，再通过整形手术将其回植到体内。这些脂肪细胞在实验室中易于操作，并能安全地重新植入人体，因此成为细胞治疗（包括癌症治疗）的理想平台。”他是这项研究的资深作者，相关论文发表于2025年2月4日的《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）期刊。

冷疗启发的新思路

Ahituv及其当时的博士后研究员Hai Nguyen博士注意到，有研究显示暴露于寒冷环境可抑制小鼠体内的癌症生长，甚至有一项案例显示，一名非霍奇金淋巴瘤患者在接受冷暴露后病情有所改善。科学家们推测，这是因为寒冷激活了棕色脂肪细胞，使其大量消耗能量，导致癌细胞“挨饿”。

然而，对于身体状况虚弱的癌症患者而言，冷疗并不现实。于是，Ahituv和Nguyen转而考虑使用米色脂肪细胞，并设想：能否在无需寒冷刺激的情况下，通过工程手段让米色脂肪持续高效地燃烧热量，从而剥夺肿瘤生长所需的“燃料”？

Nguyen（该论文的第一作者）利用CRISPR技术激活白色脂肪细胞中通常处于休眠状态、但在棕色脂肪中活跃的基因，试图筛选出能将白色脂肪高效转化为“最饥饿”米色脂肪的关键基因。

其中，一个名为UCP1的基因脱颖而出。Nguyen在一种“跨孔”培养皿（trans-well）中同时培养UCP1激活的米色脂肪细胞和癌细胞：癌细胞位于底部，脂肪细胞置于上层隔室，两者物理隔离但共享培养液中的营养物质。结果令人震惊。

Ahituv回忆道：“在我们的第一次跨孔实验中，几乎没剩下几个癌细胞存活。我们以为搞错了——肯定哪里出问题了。于是我们重复了多次实验，结果始终一致。”

这些米色脂肪细胞对两种不同类型的乳腺癌细胞均显示出强大抑制作用，同时对结肠癌、胰腺癌和前列腺癌细胞也有效。

癌症难以匹敌“饥饿”的脂肪

然而，研究人员仍不确定这种米色脂肪在更接近真实生物环境的情况下是否依然有效。于是，他们转而使用“脂肪类器官”（fat organoids）——即在培养皿中形成的细胞聚集体——将其植入荷瘤小鼠体内，紧邻肿瘤。结果证实，该方法对乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌均有效：脂肪细胞大量摄取营养，肿瘤细胞则因“饥饿”而萎缩。

在基因易感癌症的小鼠模型中，植入的米色脂肪细胞效果尤为显著，不仅抑制了胰腺和乳腺肿瘤的生长，甚至当脂肪细胞被植入远离乳腺癌病灶的位置时，依然有效。

在人体组织中验证效果

为了验证该策略在人类组织中的可行性，Ahituv和Nguyen与UCSF乳腺癌专家Jennifer Rosenbluth博士合作。Rosenbluth收集了大量乳腺癌切除术样本，其中同时包含脂肪组织和癌细胞。

Ahituv解释道：“因为乳腺富含脂肪，我们可以从同一位患者身上获取脂肪，对其进行改造，并在单个跨孔实验中与该患者自身的乳腺癌细胞共培养。”

结果显示，这些来自同一位患者的米色脂肪细胞在培养皿中成功压制了其对应的乳腺癌细胞；当两者一同植入小鼠体内时，效果同样显著。

研究人员还意识到，不同癌症对营养的偏好各不相同。例如，某些胰腺癌在葡萄糖匮乏时会转而依赖尿苷（uridine）作为能量来源。于是，他们专门改造脂肪细胞，使其优先摄取尿苷。结果，这些“定制化”的脂肪细胞轻松战胜了胰腺癌细胞。这表明，脂肪细胞可根据不同癌症的代谢特点进行精准适配。

一种新型活细胞疗法

Ahituv指出，脂肪细胞在活细胞疗法中具有多重优势：易于从患者体内获取；在实验室中生长良好；可通过基因工程赋予其不同功能；重新植入体内后，定位稳定，不会随意迁移，且与免疫系统相容性良好。

这些优点得到了数十年整形外科实践的支持。

Ahituv表示：“脂肪细胞与周围环境的互动较少，因此几乎不用担心它们会从植入部位泄漏到身体其他部位引发问题。”

此外，脂肪细胞还可被编程以执行更复杂的任务，例如释放信号分子。

更重要的是，即使脂肪细胞未直接接触肿瘤，也能发挥抗癌作用——这一特性对治疗难以触及的癌症（如脑部的胶质母细胞瘤）以及其他疾病具有巨大潜力。

Ahituv展望道：“我们认为，这些细胞未来还可被设计成感知血液中的葡萄糖水平并释放胰岛素（用于糖尿病治疗），或在血色病等铁过载疾病中高效吸收多余铁元素。这些脂肪细胞的应用前景，可以说是无限的。”