用CRISPR“基因魔剪”,找到白血病的“弱點”

白血病,又稱“血癌”,是由造血幹細胞的惡性克隆所引起。在影視劇影響下,不少人有這種印象:患上白血病就意味著生命進入了倒計時。白血病真是不治之症嗎?

近期,《自然·癌症》上發表一篇文章指出:通過體內全基因組CRISPR篩選確定了侵襲性慢性白血病的關鍵調節因子:RNA結合蛋白Staufen2。在動物實驗中,Staufen2的缺失顯著抑制了白血病的進展,並改善了疾病小鼠模型的存活率。


用CRISPR“基因魔剪”,找到白血病的“弱點”


根據美國國家癌症研究所(NCI)稱,每個人一生中約有1.5%的可能性會被診斷為白血病。目前,白血病的治療方法主要包括:化療、骨髓移植、靶向治療。

雖然慢性粒細胞白血病(CML)可以通過靶向療法(如《我不是藥神》裡的格列衛)控制,但如果這種疾病進展到急性爆發期,就很可能致命。這一新的發現也為急性髓細胞性白血病(AML)和其他惡性血液腫瘤的治療開闢了新方向。

CRISPR“基因魔剪”技術

簡單地說,CRISPR就是一把“分子剪刀”,能夠剪斷DNA分子。早在1970年代,科學家就發現,細菌可以利用分子剪刀(稱為“限制性內切酶”)把入侵的病毒DNA剪斷,實現自我保護。

CRISPR被細菌當作“通緝犯名單”。當病毒攻擊時,細菌會記住病毒的DNA,並在它們在CRISPR中記錄在案。如果相同的病毒之後再次攻擊,細菌就會在CRISPR中調出它的文件並複製它,同時追捕病毒並通過切斷它的DNA來摧毀它。

CRISPR可以“打開”或“關閉”基因,或使它們以不同的方式起作用。例如,出生時基因發生錯誤或者晚年發生基因改變,都會增加患癌的風險。因此,科學家們希望能夠將這些缺陷加載到CRISPR中,找出DNA缺陷並進行修復。

由於多種類型的癌症都與基因問題有關,所以針對尚無有效治療方法的癌種,CRISPR技術有望開闢新療法。比如:利用CRISPR增強免疫T細胞來攻擊癌症;關閉癌症防禦系統;又或者是利用CRISPR改變癌細胞基因,減慢癌症擴散的速度。


用CRISPR“基因魔剪”,找到白血病的“弱點”


目前,針對癌症、淋巴瘤、鐮狀細胞病和遺傳性失明的相關試驗正在進行中。CRISPR靶向治療癌症的I期研究已證明其安全性,而新的研究也即將啟動。

日前,加州大學聖地亞哥分校醫學院和摩爾斯癌症中心的研究人員利用CRISPR這一技術,在白血病細胞中進行了全基因組篩選,同時阻斷了數千個基因,然後識別出了侵襲性慢性髓系白血病的關鍵調節因子,並發現可以針對這種疾病的新弱點。

這項研究還首次表明,基於CRISPR的全基因組篩選可以以一種更加符合生理學相關性的方式進行:使用原代癌細胞,並在天然的腫瘤微環境中進行。

RNA結合蛋白Staufen2

RNA結合蛋白是維持和保護耐藥白血病幹細胞的一類關鍵蛋白,通常控制著細胞如何、何時以及是否產生某些蛋白質。而雙鏈RBP Staufen2則是RNA結合蛋白家族中相對較少被研究的一個。

過去曾有一項研究表明,Staufen2在神經細胞的分化中起重要作用,控制著大腦和神經系統的發育。

研究團隊開發了一個小鼠模型,在該模型中,Stau2基因被刪除,發現該蛋白的缺失導致白血病生長和繁殖的大幅減少,並顯著提高了小鼠模型的整體存活率。

為了解Staufen2是如何控制癌症的,研究人員通過RNA-Seq和eCLIP-Seq對靶標進行了全基因組分析,並發現該蛋白控制了關鍵的致癌基因(如Ras)和表觀遺傳調控因子(如LSD / KDM家族蛋白),它們是針對白血病和其他癌症進行研究的關鍵藥物靶點。

這些數據表明,體內CRISPR篩選是一種有效的工具,可用於確定髓系白血病進展的新調控因子,並確定雙鏈RBP Staufen2是髓系白血病的關鍵靶點。

通過對白血病的全基因組CRISPR篩選,發現了對癌症生長至關重要的細胞信號,並有望開發針對白血病弱點的新靶向療法。而這些發現也將有助於微環境的研究。


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