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大规模CRISPR-Cas9打靶,收获全新抑癌途径

2017-09-29  来源:生物通    编辑:陌莉花开
导读
KRAS基因突变驱动的癌症是最致命的一类,约20-30%所有人类癌症都与KRAS基因突变有关,包括肺癌、胰腺癌、直肠癌等最难治的危险癌症。KRAS突变癌细胞总有办法改变其代谢方式,让它们比正常细
KRAS基因突变驱动的癌症是最致命的一类,约20-30%所有人类癌症都与KRAS基因突变有关,包括肺癌、胰腺癌、直肠癌等最难治的危险癌症。KRAS突变癌细胞总有办法改变其代谢方式,让它们比正常细胞更具生长优势。

几十年来,科学家们已经尝试了各种靶向KRAS突变蛋白的治疗手段,但还没有靶向KRAS基因的。9月27日《Cancer Research》发表文章公布了KRAS驱动癌症的最新药物靶标。

加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员正在寻找有能力识别KRAS基因突变细胞的其他基因或分子。

研究团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,系统地失活了人类结肠癌细胞基因组内每个基因。他们最终证明,失活NADK和KHK基因(编码代谢酶),小鼠体内的KRAS突变结肠癌细胞生长下降大约50%。

“值得注意的是,我们没有在培养皿里看到预期的抑癌效果,NADK和KHK基因失活造成的肿瘤抑制效果仅发生在哺乳动物模型身上,但是,生命系统实体无疑更加接近现实肿瘤生存微环境,”通讯作者Tariq Rana教授说。“这表明,实验室中生长的肿瘤细胞的代谢依赖性可能与活体系统中生长的同一类型细胞显著不同,这也体现了标准实验室癌细胞生长试验的潜在局限性。”



培养10天的结肠癌组织


合成致死

Rana所采用的策略名叫“合成致死(synthetic lethality)”,目的是只干预或杀死携带突变的细胞。此前,研究团队曾利用microRNAs图书馆系统地阻止蛋白质生产,寻找能合成致死KRAS突变的抑制剂。

在最新这项研究中,他们利用CRISPR-Cas9分别失活正常KRAS和突变KRAS的人类结肠癌细胞的每个基因。再把细胞移植到小鼠体内,测试肿瘤生长情况。

大规模系统排查之下,研究人员发现了NADK和KHK的组合效力,失活两种基因,正常KRAS肿瘤不受影响,但突变KRAS肿瘤的生长下降近50%。

于是,研究人员用商业小分子抑制剂直接阻断了这两种酶,结果与基因失活实验一致,小鼠体内的KRAS突变肿瘤显著减少。

意外发现

除此之外,Rana团队还发现了一些新基因,灭活它们,反而能增加KRAS突变肿瘤生长,但不会影响KRAS正常的肿瘤。这类基因是传说中的“肿瘤抑制因子(tumor suppressors)”,它们的存在能抑制癌细胞生长。

其中一个新发现的肿瘤抑制因子被鉴定为INO80C编码基因。INO80C是一个大型多亚基蛋白,具有稳定基因组的功能。

Rana课题组正在继续挖掘他们所获得的一大批新数据,了解和破译KRAS突变癌症发展,终极目标是将研究成果转化为有效阻止肿瘤的治疗手段。

原文标题:

Genome-wide CRISPR screen for essential cell growth mediators in mutant KRAS colorectal cancers



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