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多亏了CRISPR,科学家灭了所有癌变基因

2017/09/29 来源:生物探索
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导读
近日,科学家们取得了一项“里程碑”式突破——利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,系统地失活人类结肠癌细胞基因组内每个基因,这不仅使得突变KRAS肿瘤减少约50%,与化疗效果一致。同时,还找到了新的肿瘤抑制因子。

培养10天的结直肠肿瘤组织(版权归UC San Diego Health所属)

包括肺癌、胰腺癌、直肠癌等最难治的危险癌症,KRAS基因突变驱动的癌症是最致命的一类,约20-30%所有人类癌症都与此有关。

作为细胞内信号传导途径“下游区”的一种信号传导蛋白,KRAS基因就像体内一个“开关”,它在肿瘤细胞生长以及血管生成等过程的信号传导通路中起着重要调控作用。

几十年来,虽然尝试了各种靶向KRAS突变蛋白的治疗手段,但还没有靶向KRAS基因的。9月27日发表在《癌症研究》上的一篇文章揭示,这次,科学家们取得了重大突破。

使用CRISPR,突变KRAS肿瘤减少约50%

为了靶向KRAS基因,科学家不得不“灭了”其他基因的活性。在这项研究中,来自加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,系统地失活了人类结肠癌细胞基因组内的所有基因。

随后,科学家将含正常KRAS突变基因和灭活所有基因的人类结肠癌细胞移植到小鼠体内,测试肿瘤生长情况。在经过大规模排查后发现,负责编码代谢酶的NADK和KHK基因的组合效力。当科学家失活这两种基因时,正常KRAS肿瘤不受影响,但突变KRAS肿瘤的生长下降近50%。

“值得注意的是,我们没有在培养皿里看到预期的抑癌效果,NADK和KHK基因失活造成的肿瘤抑制效果仅发生在哺乳动物模型身上,后者是一个非常接近现实肿瘤生存微环境的系统。”通讯作者、加州大学圣地亚哥医学院穆尔斯癌症中心Tariq Rana教授说。

效果与化疗一致

据悉,Tariq Rana教授团队所采用的策略名叫“合成致死(synthetic lethality)”,目的是只干预或杀死携带突变的细胞。

此前,研究团队曾利用microRNAs文库系统地阻止蛋白质生产,寻找能合成致死KRAS突变的抑制剂。他们发现采用CRISPR-Cas9进行一个基因一个基因编辑的方法,与使用市面上已有的小分子抑制剂(化疗)的结果一致,让小鼠体内的KRAS突变肿瘤显著减少。

意外发现:找到新的肿瘤抑制因子

除此之外,Rana团队还发现了一些新基因:灭活它们,反而能增加KRAS突变肿瘤生长,但不会影响KRAS正常的肿瘤。这类基因是传说中的“肿瘤抑制因子”,它们的存在能抑制癌细胞生长。

其中一个新发现的肿瘤抑制因子被鉴定为INO80C编码基因。INO80C是一个大型多亚基蛋白,具有稳定基因组的功能。

Rana课题组正在继续挖掘他们所获得的一大批新数据,了解和破译KRAS突变癌症发展,终极目标是将研究成果转化为有效阻止肿瘤的治疗手段。同时他也提到了这一研究的局限性,即他猜测实验室中生长的肿瘤细胞的代谢依赖性可能与活体系统中生长的细胞存在不同。

参考资料:

CRISPR-Cas9 Screen Points to Potential Vulnerabilities in KRAS-Mutated Colorectal Cancer

Editing genes one by one throughout colorectal cancer cell genome uncovers new drug target

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