CRISPR/Cas9基因编辑为许多生物医学实验打开了大门，包括系统性地失活癌细胞中的基因，以识别那些对癌细胞生存和生长至关重要的基因。这些基因被称为“癌症依赖性基因”，通常被视为药物开发的有前景靶点。然而，最近的研究表明，许多CRISPR筛选实验依赖于称为CRISPR/Cas9导向的组件，而这些组件在不同血统个体的细胞中表现不一。这种差异可能导致CRISPR筛选忽视重要的癌症依赖基因。
CRISPR/Cas9基因编辑使得大量生物医学实验成为可能，包括系统性地失活癌细胞中的基因研究，以识别癌细胞在生存和生长中高度依赖的基因。这些基因也被称为“癌症依赖性基因”，通常被认为是新药的潜在靶点。然而，最近的发现表明，许多CRISPR筛选实验依赖于称为CRISPR/Cas9导向的组件，而这些导向在不同血统个体的细胞中表现不一。这种变异可能导致CRISPR筛选未能识别癌症依赖基因。这些CRISPR导向是指引CRISPR Cas9酶在基因组中切割DNA的简短RNA序列。麻省理工学院和哈佛大学的Broad研究所的最新研究显示，约2%的CRISPR导向未能有效靶向预定基因，导致Cas9无法失活特定基因。这可能导致对该基因在癌症生长中的潜在作用理解不足。该研究还发现，这个问题在非洲后裔个体的细胞中更为普遍，因为CRISPR导向主要基于来自欧洲血统个体的参考基因组，而未能充分代表全球的遗传多样性。这些不准确性在意想不到的区域和方式中发生，这在以前是未知的。“CRISPR在前临床研究中常被使用，但很少有研究者考虑与他们的模型系统相关的特定生殖系和血统，”Broad研究所的联合作者、科学家Jesse Boehm解释道。“这项研究展示了系统评估所使用工具和数据集的重要性，以便在潜在问题出现之前解决隐性偏见，”Broad研究所的副成员、论文的联合作者Rameen Beroukhim说道，该论文最近发表在《自然通讯》上。社区需要意识到功能基因组学可能会受到血统偏见的影响，这为进一步检验这类数据提供了机会。研究团队进行了对Broad癌症依赖性图谱（DepMap）的数据进行分析的研究，该图谱是最大的癌症依赖性资源。这包括对超过1000个癌细胞系进行全基因组筛选，约90%的细胞系来自欧洲或东亚血统的个体。根据Broad的DepMap主任Francisca Vazquez的说法，DepMap中不到1%的细胞系-导向对在这项研究中受到血统偏见的影响。在这项研究中发现，重要的是承认并纠正未来文献库中的这些偏见。在2022年，以DepMap团队为基础，在最初结果以预印本发布后，移除了无效的导向RNA。这样做是为了确保数据库准确反映出缺乏足够数据以得出结论，而不是错误地指示受影响基因没有依赖性。
识别依赖关系的新方法
在此之前，寻找癌症依赖性主要集中在体细胞突变上，这些是个体在其生命过程中某些细胞发生的遗传变化。然而，研究的第一作者、博士后研究员Sean Mis发现，2020年，他加入了Boehm和Beroukhim的实验室，目的是研究生殖系遗传变异如何影响肿瘤对治疗的反应。他发现血统与遗传依赖性之间存在许多显著关系，其中许多关联源于与生殖系变异相关的伪影。具体来说，Misek观察到这些效应在CRISPR导向中，其中导向RNA序列未能充分匹配目标遗传序列，原因在于依赖于血统的变异。科学家们确定，这89%的关联是由于生殖系遗传变异引起的。最近的一项研究揭示，许多基因组规模的文献库在至少一个细胞系中存在不匹配，尤其是在非洲血统的个体的细胞中。作为研究人员之一的Misek认为，这些偏见可能在前临床研究中普遍存在，并希望他们的发现能够引发更大范围的讨论。理解和解决这些偏见对于科学家来说可能很困难，因为收集必要数据的过程耗时。为了解决这个问题，Broad的Pattern团队创建了Ancestry Garden，这是一个利用各种来源数据的网站。基因组聚合数据库（gnomAD）为研究人员提供了一个有用的工具，以评估血统可能如何影响他们选择的导向。“许多实验室以某种形式利用CRISPR，他们需要一种方法来验证自己的试剂，”Misek指出。“我们的目标是使个人在自己的条件下更容易解决这个问题。”Boehm强调，血统导致的遗传变异在癌症依赖性研究之外具有更广泛的影响，并且团队发现对个别研究的影响会有所不同。尽管这种偏见的影响相对温和。
根据Boehm的说法，尽管DepMap中的遗传多样性有限，但在集中于单个或少数细胞系的实验中，遗传多样性可能会大大增加。
研究团队和DepMap研究人员建议，克服这种偏见的一种方法是增强大规模细胞系集合中的遗传多样性。Vazquez强调了解决这个问题的重要性，并鼓励社区提交来自不足代表人口的细胞系。
