【Nature 重磅】CRISPR 再立功，華人科學(xué)家特異性靶向癌癥融合基因

來源:醫(yī)麥客 / 作者: / 2017-05-03

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專題聚焦： 基因編輯的“中國元年”

大牛聚首： 3月24日上海-基因編輯學(xué)術(shù)研討會(huì)

KillerT cells surround a cancer cell. 來源于 NIH

2017 年 5 月 2 日 -- 昨天，匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員在 Nature 子刊《Nature Biotechnology》在線發(fā)表了一項(xiàng)新的研究結(jié)果，表明使用 CRISPR 基因組編輯技術(shù)可以有效地靶向致癌“融合基因”，減小腫瘤大小并改善了侵襲性肝癌和前列腺癌小鼠模型的生存期。

Jian-HuaLuo 博士

High Throughput 基因組中心主任、Pitt 醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教授、研究員 Jian-Hua Luo 博士解釋說：“這是*次使用基因編輯技術(shù)來特異性靶向癌癥融合基因。這真是令人興奮，因?yàn)樗鼮榭赡艹蔀橹委煱┌Y的全新途徑奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)兩個(gè)先前分離的基因連接在一起并產(chǎn)生可引起或促進(jìn)癌癥的異常蛋白質(zhì)時(shí)，通常是與癌癥相關(guān)的融合基因形成。所謂融合基因，是指將兩個(gè)或多個(gè)基因的編碼區(qū)首尾相連．置于同一套調(diào)控序列控制之下，構(gòu)成的嵌合基因。融合基因的表達(dá)產(chǎn)物為融合蛋白。

Luo 和他的團(tuán)隊(duì)以前已經(jīng)確定了一組跟復(fù)發(fā)和侵略性前列腺癌相關(guān)的融合基因。今年早些時(shí)候在《Gastroenterology》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，一種稱為 MAN2A1-FER 的融合基因被發(fā)現(xiàn)在肝癌、肺癌和卵巢癌等幾種類型的癌癥中，會(huì)促進(jìn)腫瘤快速的生長(zhǎng)。

introduce EGFP-tk into the breakpoint of TMEM135–CCDC67

在這次的研究中，研究人員采用 CRISPR-Cas9 基因組編輯技術(shù)來靶向由于基因融合形成的* DNA 序列。該團(tuán)隊(duì)使用病毒來傳遞剪切融合基因的突變 DNA 的基因編輯工具，并置換為癌細(xì)胞致死基因。因?yàn)槿诤匣蛑淮嬖谟诎┘?xì)胞中，健康的細(xì)胞中是沒有的。所以通過基因治療靶向融合基因具有高度的特異性，這種方法在轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用上時(shí)可能會(huì)顯著減少副作用，這是其他癌癥治療方法如化療的主要關(guān)注點(diǎn)。

研究人員使用接受人前列腺癌和肝癌細(xì)胞移植的小鼠模型進(jìn)行研究。編輯癌癥融合基因?qū)е履[瘤大小降低了 30%。同時(shí)沒有一只小鼠發(fā)生癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，并且在八周觀察期間都存活。相比之下，在對(duì)照組小鼠中，敲除另一種不存在于其腫瘤中的融合基因的小鼠，腫瘤體積增加了近 40 倍，大多數(shù)動(dòng)物都觀察到了癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，并且在研究結(jié)束前小鼠全部死亡。

xenografted prostate cancers in SCID mice

Luo 說：“新的研究結(jié)果表明了一種全新的抗癌方法。其他類型的癌癥治療方式針對(duì)的是*的士兵，而我們的方法是瞄準(zhǔn)指揮中心，這就使得敵方士兵變?yōu)橐槐P散沙，無力反擊。”

相比較傳統(tǒng)癌癥治療，這個(gè)新型療法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。使標(biāo)準(zhǔn)化療法無效的常見問題就是癌細(xì)胞的突變。Luo 指出，當(dāng)我們使用基因編輯技術(shù)時(shí)，就不需要擔(dān)心這個(gè)問題了，因?yàn)樾碌耐蛔儠?huì)成為繼續(xù)對(duì)抗癌癥的新靶標(biāo)。

基因編輯了傳統(tǒng)療法，可謂是生物界的一股旋風(fēng)，成功地扮演了整個(gè)基因治療領(lǐng)域攪局者的角色。CRISPR 的登場(chǎng)，更是把基因治療的武器庫升級(jí)到一種的高度。不僅僅是在癌癥領(lǐng)域，CRISPR 技術(shù)在攻克 HIV 病毒上也是捷報(bào)不斷。

2017 年 4 月，美國《MolecularTherapy》雜志刊登了美國天普大學(xué)華人科學(xué)家胡文輝等人的研究成果：他們利用基因編輯技術(shù)，從多靶點(diǎn)剔除了一種人源化小鼠多個(gè)器官組織中的人類 HIV 病毒。

HIV-DNA-snipping

胡文輝和同校同事卡邁勒·哈利利以及匹茲堡大學(xué)楊文彬等人首先利用 HIV 病毒感染人源化 BLT 小鼠，然后借助腺相關(guān)病毒（AAV）作為載體，把有“基因剪刀”之稱的 CRISPR/Cas9 基因編輯工具運(yùn)送到潛伏感染小鼠體內(nèi)。2 到 4 周后，他們?cè)诙鄠€(gè)小鼠器官組織中檢測(cè)到艾滋病病毒基因組被切除。

*，HIV 病毒基因具有“善變性”，胡文輝團(tuán)隊(duì)這次提出了一種新思路，用多靶點(diǎn)基因編輯取代單靶點(diǎn)，以遏制病毒逃逸。他們針對(duì)艾滋病病毒轉(zhuǎn)錄區(qū)和結(jié)構(gòu)區(qū)設(shè)計(jì)了 4 個(gè)向?qū)?RNA（核糖核酸），引導(dǎo) Cas9 酶到預(yù)定位置實(shí)現(xiàn)多靶點(diǎn)切除，顯著增加了艾滋病病毒的剔除效率。運(yùn)用“基因魔剪”剔除艾滋病病毒還有一大優(yōu)點(diǎn)：不影響靶細(xì)胞的存活和功能，即“只殺病毒不殺細(xì)胞”。