發(fā)布日期：2017-08-16
隨著CRISPR基因編輯技術(shù)的不斷成熟，越來越多奮斗在前沿的科學(xué)家們開始探索它的無限應(yīng)用潛力。上周，我們報道了兩則相關(guān)的新聞：張鋒教授協(xié)助的一項研究使用CRISPR技術(shù)，尋找到了一個與癌癥免疫療法相關(guān)的基因；楊璐菡博士的團隊則使用該技術(shù)，讓豬體內(nèi)的內(nèi)源性病毒序列失活，解決了異種器官移植的一大難題。
本項研究的負責(zé)人之一Sidi Chen教授（圖片來源：耶魯大學(xué)）
今日，來自耶魯大學(xué)（Yale University）系統(tǒng)生物學(xué)研究所的Sidi Chen教授團隊與瑞士的Randall Platt教授課題組合作，用CRISPR技術(shù)，成功找到了導(dǎo)致膠質(zhì)母細胞瘤的關(guān)鍵基因突變。這項研究發(fā)表在了《自然》子刊《Nature Neuroscience》上。
膠質(zhì)母細胞瘤是一種惡性腦腫瘤，極難治療。據(jù)估計，在確診后，約一半的患者只能活上1-1.5年。不幸的是，我們非但沒有治療這種疾病的好方法，甚至連它背后的原因都沒有摸清。目前，生物學(xué)家們知道有超過223條基因和這個疾病有關(guān)。但我們不知道哪幾條基因，或者是哪些基因的組合會導(dǎo)致這些癌癥。這也是Chen教授團隊的研究重點。
在耶魯大學(xué)，Chen教授的研究重點在于開發(fā)新型工具，并將它們應(yīng)用于下一代的癌癥遺傳學(xué)、基因組學(xué)、以及系統(tǒng)生物學(xué)。這些工具有助于解決癌癥病發(fā)、進展、轉(zhuǎn)移等一系列問題，并可以為潛在的治療方案提供洞見。
該研究的篩選手段（圖片來源：《Nature Neuroscience》）
為了尋找到會導(dǎo)致膠質(zhì)母細胞瘤的基因突變，Chen教授團隊利用CRISPR基因編輯技術(shù)，開發(fā)了一種全新的篩選手段。首先，他們在數(shù)據(jù)庫中找到了人類腦癌中常見的基因突變，并由此構(gòu)建了一套sgRNA庫，用于CRISPR編輯。隨后，他們使用了腺相關(guān)病毒（AAV）技術(shù)，將這些能突變特定基因的系統(tǒng)引入到了小鼠腦內(nèi)。之后，他們觀察這些小鼠是否會出現(xiàn)膠質(zhì)母細胞瘤的癥狀。由這些發(fā)病的小鼠，研究人員能反推出哪些基因突變會誘發(fā)這種致命腦瘤。
如他們所料，不少小鼠都出現(xiàn)了膠質(zhì)母細胞瘤。對于這些大腦組織的后續(xù)測序分析，研究人員們發(fā)現(xiàn)一些基因突變特別常見。Pten、Nf1、B2m、Trp53等參與到細胞周期、免疫調(diào)控、以及DNA修復(fù)與復(fù)制的基因，突變的頻率更是要超過70%。這些結(jié)果表明了這些基因在膠質(zhì)母細胞瘤的病發(fā)中或許起到了關(guān)鍵作用。
一些基因突變在組織樣本中很常見（圖片來源：《Nature Neuroscience》）
由于CRISPR技術(shù)的高效和精準，研究人員能夠一次讓多條基因產(chǎn)生突變。這也讓他們得以分析不同的基因突變組合在膠質(zhì)母細胞瘤里的影響。在分析中，研究人員一共評估了超過1500種突變組合。其中，B2m–Nf1、Mll3–Nf1、以及Zc3h13–Rb1這些基因組合被認為是誘發(fā)腦瘤的主要共同驅(qū)動因素。
除了找到潛在的致癌因素外，這項研究還為治療提供了洞見。研究人員想要知道，這些基因突變是否會影響腦瘤的治療。因此，他們?yōu)椴煌耐蛔冃∈筮M行了替莫唑胺（temozolomide）化療，觀察這些小鼠的治療成效。實驗發(fā)現(xiàn)，帶有Zc3h13或Pten突變的小鼠，對化療的反應(yīng)尤其差。這或許能為膠質(zhì)母細胞瘤的治療提供新思路——如果患者體內(nèi)帶有這些突變，醫(yī)生就應(yīng)當(dāng)考慮化療外的治療方案。
膠質(zhì)母細胞瘤這種頑疾，有望迎來個體化的治療方案（圖片來源：維基百科）
“我們已經(jīng)對人類癌癥基因組進行了測序，有數(shù)千個新基因突變和癌癥聯(lián)系到了一起。但是之前還很難證明哪些基因，或者哪些基因組合真正導(dǎo)致了癌癥，”Chen教授說：“如今，我們能利用這些信息，來決定哪些藥物最有可能對單獨的患者帶來好的療效。這離個體化癌癥治療又近了一步。”
我們祝賀Chen教授課題組的成果順利發(fā)表，也祝愿他們的工具能幫助找到更多治療癌癥的新靶點，為患者帶來更好的治療方案。
參考資料
[1] AAV-mediated direct in vivo CRISPR screen identifies functional suppressors in glioblastoma
[2] From thousands of suspects, Yale researchers ferret out cancer-causing genes
來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
