Kas yra CRISPR genomo redagavimo priemonės BRCA krūties vėžio tyrimui

Daugiau kaip 1 milijonas moterų turėjo genetinių tyrimų BRCA1 ir BRCA2, genų, kuriuose mutacijos gali žymiai padidinti ankstyvo krūties ir kiaušidžių vėžio riziką. Tačiau daugeliui moterų bandymų rezultatai buvo dviprasmiški. Taip yra todėl, kad nėra aišku, kur tam tikri genetiniai variantai yra nekenksmingi arba sukelia vėžį.

BRCA1 buvo vienas iš pirmųjų vėžio pasireiškimo genų, ir jis buvo ištirtas daugiau kaip 20 metų. Genas gamina baltymą, kuris remontuoja DNR pažeidimus, kurie priešingu atveju gali sukelti navikų susidarymą. Nuo pat atradimų, mokslininkai ir gydytojai nustatė daugelį genetinių variacijų BRCA1, tačiau daugeliui jų negalime pasakyti, ar jie kenkia genų funkcijai - didina vėžio riziką, ar jie visiškai nekenksmingi.

Mūsų tyrimo grupė dirba atsirandančioje genominės medicinos srityje, kuri naudoja asmens genetinę informaciją, kad galėtų paskirti priežiūrą. Mes pripažinome, kad tokie „neaiškios reikšmės variantai“ ribojo genetinių tyrimų ir genominės medicinos perspektyvų naudingumą.Mes žinome, kad problema greičiausiai pablogės, nes tikimasi, kad BRCA1 ir kitų „mediciniškai veiksmingų“ genų neapibrėžtų variantų skaičius augs eksponentiškai, nes genetinis tyrimas yra išplėstas visoms populiacijoms.

Tyrime nustatėme CRISPR genomo redagavimą, kad išspręstume šių neaiškios reikšmės variantų keliamą iššūkį. CRISPR turi milžinišką potencialą, nes technologija leidžia tyrinėtojams, kaip ir mums, sujungti žmogaus genus. CRISPR leidžia mums atlikti labai konkrečius pakeitimus, „redaguoti“ į mūsų DNR - tokiu būdu frazę „genomo redagavimas“.

Nors yra daug tyrimų, kuriais siekiama gydyti CRISPR ligoms gydyti, ji taip pat gali būti naudojama specifinėms mutacijoms įvesti į ląstelėje augančias žmogaus ląsteles, siekiant ištirti, kokią įtaką šioms mutacijoms daro ląstelėje - pavyzdžiui, ar jie sukelia geno veikimą.

Mūsų tyrime CRISPR genomo redagavimu panaudojome sąmoningai apie 4000 skirtingų BRCA1 geno variantų žmogaus ląstelėse, beveik visus galimus variantus svarbiausiuose šio geno regionuose. Svarbu tai, kad žmogaus panaudotų ląstelių išlikimas priklauso nuo BRCA1 geno veikimo. Todėl ląstelės, turinčios mutacijas, kurios sutrikdė BRCA1 geno funkciją, negalėjo išgyventi. Kita vertus, ląstelės, turinčios mutacijas, neturinčios įtakos BRCA1 geno funkcijai, buvo tik gerai. Naudojant DNR seką, sekėme, kurios mutacijos buvo susijusios su ląstelių mirtimi ir ląstelių išlikimu.

Palyginus mutacijas, sukėlusias ląstelių mirtį į variantus, kurie, kaip žinoma, didina vėžio riziką, pastebėjome, kad jie buvo tokie patys. Tai leido mums pasitikėti, kad šių variantų elgesys lėkštelės ląstelėse prognozuoja vėžio riziką žmonėms.

Nors mokslininkai daugelį metų naudojo laboratorinius tyrimus BRCA1 variantams išbandyti, mūsų darbas skiriasi dėl trijų priežasčių.

Pirma, mes išbandėme daug daugiau variantų, nei kada nors buvo išbandyti, įskaitant tūkstančius, kurie niekada nebuvo pastebėti anksčiau, bet beveik tikrai egzistuoja bent šimtuose gyvų žmonių.

Antra, istoriškai BRCA1 variantai buvo išbandyti genuose, kurie buvo „iš konteksto“ - konkrečiai, tiriant tik DNR sekas, kurios koduoja BRCA1 baltymą, o ne aplinkines sekas, reguliuojančias, kaip jis išreiškiamas. CRISPR leidžia mums pirmą kartą sukurti ir išbandyti pačias žmogaus genomo mutacijas.

Galiausiai, šimtams BRCA1 variantų, kurie buvo pastebėti pacientams, turintiems gerą jausmą, ar jie padidina krūties ir kiaušidžių vėžio riziką, mūsų prognozės, pagrįstos mūsų CRISPR tyrimais, yra beveik visiškai tikslios. Tai reiškia, kad mūsų tyrime ląstelių išgyvenamumui suderinami variantai yra gerybiniai pacientams, o variantai, kurie mažina ląstelių išlikimą mūsų tyrime, sukelia vėžio riziką. Tai suteikia mums pasitikėjimą mūsų prognozėmis kitiems variantams, kurie niekada nebuvo pastebėti, tačiau neišvengiamai bus, ypač dėl to, kad vis daugiau moterų yra tikrinamos dėl šio geno mutacijų.

Dėl šio stipraus sutikimo su „aukso standarto“ duomenimis, gautais iš žmogaus tyrimų, mes prognozuojame, kad mūsų rezultatai gali būti panaudoti siekiant suteikti geresnius atsakymus moterims, turinčioms sudėtingų interpretavimo variantų BRCA1. Tai apima daug moterų, kurių rizika susirgti vėžiu yra padidėjusi, tačiau anksčiau jos buvo praleistos atliekant genetinius tyrimus. Šioms moterims šios žinios apie jų mutacijas gali kritiškai informuoti apie gautą medicininę priežiūrą.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Jay Shendure, Greg Findlay ir Lea Starita pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.