Apakah CRISPR Cara Mengedit Genome untuk Ujian Kanser Payudara BRCA

Lebih daripada 1 juta wanita telah menjalani ujian genetik BRCA1 dan BRCA2, gen di mana mutasi dapat meningkatkan risiko untuk kanser payudara awal dan kanser ovari. Tetapi bagi ramai wanita, keputusan ujian telah samar-samar. Itu kerana ia tidak jelas di mana variasi genetik tertentu tidak berbahaya atau menyebabkan kanser.

BRCA1 adalah antara gen predisposisi kanser pertama yang ditemui, dan ia telah dikaji selama lebih dari 20 tahun. Gen ini menghasilkan protein yang membaiki kerosakan DNA, yang mungkin membawa kepada pembentukan tumor. Sejak penemuannya, para penyelidik dan doktor telah mengenal pasti banyak variasi genetik dalam BRCA1, tetapi untuk kebanyakannya, kita tidak dapat memberitahu sama ada ia menjejaskan fungsi gen ini - meningkatkan risiko kanser - atau sama ada mereka tidak berbahaya.

Pasukan penyelidikan kami berfungsi dalam medan genomik yang baru muncul, yang menggunakan maklumat genetik individu untuk menetapkan penjagaan. Kami menyedari bahawa "varian yang tidak pasti" sedemikian mengehadkan penggunaan ujian genetik dan prospek ubat genom.Kami tahu bahawa masalah itu mungkin akan menjadi lebih buruk, kerana bilangan varian yang tidak pasti dalam BRCA1 dan gen lain yang "boleh diakibatkan secara medis" dijangka berkembang dengan pesat seiring ujian genetik diperluaskan ke seluruh populasi.

Dalam satu kajian, kami berhasrat untuk menggunakan pengeditan genom CRISPR untuk menyelesaikan cabaran yang dihadapi oleh varian ini yang tidak menentu. CRISPR mempunyai potensi besar kerana teknologi ini membolehkan penyelidik menyukai kita untuk menggerogoti gen manusia. CRISPR membolehkan kita membuat perubahan yang sangat spesifik, "edit" pada DNA kita - dengan demikian frasa, "pengeditan genom."

Walaupun terdapat banyak kajian yang cuba menggunakan CRISPR untuk merawat penyakit, ia juga boleh digunakan untuk memperkenalkan mutasi spesifik ke dalam sel-sel manusia yang tumbuh di dalam hidangan, untuk tujuan mengkaji kesan-kesan mutasi ini pada sel - contohnya, sama ada atau tidak ia menyebabkan gen menjadi rosak.

Dalam kajian kami, kami menggunakan pengeditan genom CRISPR untuk sengaja membuat 4,000 variasi gen BRCA1 dalam sel manusia, hampir semua varian mungkin dalam kawasan yang paling penting dalam gen ini. Yang penting, kelangsungan hidup sel-sel manusia yang kita gunakan bergantung kepada fungsi BRCA1 yang utuh. Akibatnya, sel-sel yang mengandungi mutasi yang mengganggu fungsi gen BRCA1 tidak dapat bertahan. Sebaliknya, sel yang mengandungi mutasi yang tidak memberi kesan ke atas fungsi gen BRCA1 adalah baik-baik saja. Menggunakan penjujukan DNA, kami mengesan mutasi mana yang dikaitkan dengan kematian sel vs. survival sel.

Apabila kita membandingkan mutasi yang menyebabkan kematian sel kepada varian yang diketahui meningkatkan risiko kanser, kita menyedari bahawa mereka adalah sama. Ini memberi kita keyakinan untuk mengatakan bahawa tingkah laku varian-varian ini dalam sel-sel dalam hidangan adalah ramalan risiko kanser pada manusia.

Walaupun ahli sains telah menggunakan ujian makmal untuk menguji variasi dalam BRCA1 selama bertahun-tahun, kerja kami berbeza kerana tiga sebab.

Pertama, kami menguji banyak lagi variasi daripada pernah diuji, termasuk beribu-ribu yang tidak pernah diperhatikan sebelum ini tetapi hampir pasti wujud di sekurang-kurangnya beratus-ratus manusia yang hidup.

Kedua, secara kebetulan, varian BRCA1 telah diuji dalam gen yang diambil "daripada konteks" - khususnya, mengkaji hanya urutan DNA yang menyandikan protein BRCA1 dan bukannya urutan sekitarnya yang mengatur bagaimana ia dinyatakan. CRISPR membolehkan kita, buat kali pertama, membuat dan menguji mutasi dalam genom manusia itu sendiri.

Akhirnya, untuk beratus-ratus varian BRCA1 yang dilihat pada pesakit di mana kita mempunyai rasa baik sama ada atau tidak mereka meningkatkan risiko kanser payudara dan ovari, ramalan kami berdasarkan kajian CRISPR kami hampir sempurna. Iaitu, varian yang bersesuaian dengan kelangsungan hidup sel dalam ujian kami adalah benigna pada pesakit, manakala varian yang menjejaskan kelangsungan hidup sel dalam risiko penyebab kanser kami. Ini memberi kami keyakinan terhadap ramalan kami untuk varian lain yang tidak pernah diperhatikan tetapi tidak dapat dielakkan, terutamanya apabila semakin banyak wanita disaring untuk mutasi dalam gen ini.

Oleh kerana perjanjian yang kukuh dengan data "standard emas" yang diperoleh daripada kajian manusia, kami meramalkan hasil kami boleh digunakan untuk memberikan jawapan yang lebih baik kepada wanita dengan variasi yang mencabar-untuk-mentafsirkan dalam BRCA1. Ini termasuk ramai wanita yang mempunyai risiko kanser yang tinggi, tetapi sebelum ini telah terlewat oleh ujian genetik. Kepada wanita-wanita ini, pengetahuan tentang mutasi mereka secara kritikal dapat memberi informasi kepada penjagaan perubatan yang mereka terima.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan oleh Jay Shendure, Greg Findlay, dan Lea Starita. Baca artikel asal di sini.