研究人员成功合并了两种基因编辑技术。这一进展使他们能够快速探索影响癌症发展及其治疗的各种基因突变的重要性。
苏黎世联邦理工学院的研究人员成功合并了两种基因编辑技术。这一进展使他们能够快速探索影响癌症发展及治疗的各种基因突变的重要性。
近年来，科学家们利用CRISPR-Cas技术开发了多种新颖的方法，以准确编辑生物体的遗传材料。这种技术的一个应用是在细胞疗法中，患者的免疫细胞可以被特定地重新工程设计，以更有效地对抗癌症。
在巴塞尔的苏黎世联邦理工学院，生物系统科学与工程系的研究人员发现了这些创新的CRISPR-Cas技术的另一个应用。在ETH教授兰德尔·普拉特的领导下，团队正在探讨细胞基因组中的突变如何影响其功能。例如，肿瘤细胞中的DNA序列与健康细胞中的DNA序列是不同的。通过他们的新方法，研究人员可以在培养皿中培养数以万计的具有不同基因变体的细胞。他们的目标是确定哪些变体导致癌症进展，哪些变体使癌细胞对常见治疗具有抵抗力。
结合两种方法
虽然科学家们之前具有对细胞基因组进行单个修改的能力，但ETH研究人员主导的项目要复杂得多。他们用超过50,000种不同的方式改变了两种人类细胞系中的一个基因，从而生成了大量的细胞变体用于功能测试。为了证明他们的概念，他们专注于EGFR基因，该基因在多种癌症类型的发展中发挥着关键作用，包括肺癌、脑癌和乳腺癌。
普拉特及其团队结合了两种CRISPR-Cas技术，以创建EGFR基因的多种变体。两种方法都是由麻省理工学院和哈佛大学的研究人员在近几年开发的，各自具有优缺点。一种方法，基础编辑，使单个DNA成分（称为碱基）的修改变得简单可靠。然而，基础编辑的能力有些有限；通常，它只能将DNA碱基C替换为T或A替换为G。
多个细胞被修改
研究人员使用的第二种方法是主要编辑，这在理论上非常强大——类似于文字处理器的“查找和替换”功能，它允许对特定遗传序列进行精确的修改。“这种方法让我们可以将任何DNA碱基替换为另一个，或者从基因组中插入或删除指定数量的碱基，”普拉特解释道。“本质上，它提供了广泛的灵活性。”
然而，主要编辑并没有被证明是一直可靠的，这使得产生用于进一步分析的数以万计的修饰细胞变得具有挑战性。然而，普拉特和他的团队设法实现了这一点。
在肿瘤学中的重要性
拥有多样基因变体的细胞库对于研究目的至关重要。肿瘤学家越来越多地研究患者肿瘤细胞的遗传数据，从基础层面获得洞察，指导他们为个体患者制定有效治疗方案。
近年来，研究人员已经汇编了数据库，其中包含数千种在患者中发现的不同遗传变体。对于大约一半的这些变体，已经提供了它们影响的综合描述。对于另一半，虽然它们在患者中有记录，但它们对癌症发展或治疗的影响仍然不清楚；这些被称为“意义不确定的变体”。这样的发现对于医师来说在患者中鉴定时提供的信息很少。
研究人员相信，肿瘤学将大大受益于对这些变体的更深入理解。因此，他们旨在生成带有这些基因变体的实验室细胞以进行进一步功能分析。之前的准备工作为这一努力奠定了基础。尽管基础编辑是一个选择，但它本身是不够的。“基础编辑仅允许创造大约10%的这些变体，”普拉特实验室的博士生及该研究的主要作者之一奥利维尔·贝利澄清道，另一位主要作者是硕士生基里亚基·卡拉瓦。
发现新的相关变体
为了系统性地开发含有几乎所有相关EGFR基因变体的细胞，普拉特及其团队最初确定了该基因中与癌症相关的区域。这些区域包含突变，这些突变要么将健康细胞转变为癌细胞，要么改变癌细胞对药物的敏感性或抵抗力。由于单靠基础编辑无法创建所有这些变体，研究人员将在他们的策略中纳入了主要编辑。
最终，研究人员分析了这些已修改的细胞。对于一组之前对癌症进展影响模糊的十个EGFR基因变体，他们能够确认它们的意义并进行描述：一些变体可能会影响癌症的发作，而另一些则可能会对特定治疗提供抵抗力。在他们的研究过程中，ETH的科学家们还发现了一种潜在的新机制，其中EGFR突变可能促进癌症发展。此外，他们确定了六种新基因变体，这些变体似乎与癌症相关，但此前没有被记录。
EGFR基因只是与癌症相关的几百个人类基因中的一个。这一创新的研究方法现在准备揭示多个其他基因中意义不确定变体的意义。
