用CRISPR“基因魔剪”,找到白血病的“弱点”

白血病,又称“血癌”,是由造血干细胞的恶性克隆所引起。在影视剧影响下,不少人有这种印象:患上白血病就意味着生命进入了倒计时。白血病真是不治之症吗?

近期,《自然·癌症》上发表一篇文章指出:通过体内全基因组CRISPR筛选确定了侵袭性慢性白血病的关键调节因子:RNA结合蛋白Staufen2。在动物实验中,Staufen2的缺失显著抑制了白血病的进展,并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“弱点”


根据美国国家癌症研究所(NCI)称,每个人一生中约有1.5%的可能性会被诊断为白血病。目前,白血病的治疗方法主要包括:化疗、骨髓移植、靶向治疗。

虽然慢性粒细胞白血病(CML)可以通过靶向疗法(如《我不是药神》里的格列卫)控制,但如果这种疾病进展到急性爆发期,就很可能致命。这一新的发现也为急性髓细胞性白血病(AML)和其他恶性血液肿瘤的治疗开辟了新方向。

CRISPR“基因魔剪”技术

简单地说,CRISPR就是一把“分子剪刀”,能够剪断DNA分子。早在1970年代,科学家就发现,细菌可以利用分子剪刀(称为“限制性内切酶”)把入侵的病毒DNA剪断,实现自我保护。

CRISPR被细菌当作“通缉犯名单”。当病毒攻击时,细菌会记住病毒的DNA,并在它们在CRISPR中记录在案。如果相同的病毒之后再次攻击,细菌就会在CRISPR中调出它的文件并复制它,同时追捕病毒并通过切断它的DNA来摧毁它。

CRISPR可以“打开”或“关闭”基因,或使它们以不同的方式起作用。例如,出生时基因发生错误或者晚年发生基因改变,都会增加患癌的风险。因此,科学家们希望能够将这些缺陷加载到CRISPR中,找出DNA缺陷并进行修复。

由于多种类型的癌症都与基因问题有关,所以针对尚无有效治疗方法的癌种,CRISPR技术有望开辟新疗法。比如:利用CRISPR增强免疫T细胞来攻击癌症;关闭癌症防御系统;又或者是利用CRISPR改变癌细胞基因,减慢癌症扩散的速度。


用CRISPR“基因魔剪”,找到白血病的“弱点”


目前,针对癌症、淋巴瘤、镰状细胞病和遗传性失明的相关试验正在进行中。CRISPR靶向治疗癌症的I期研究已证明其安全性,而新的研究也即将启动。

日前,加州大学圣地亚哥分校医学院和摩尔斯癌症中心的研究人员利用CRISPR这一技术,在白血病细胞中进行了全基因组筛选,同时阻断了数千个基因,然后识别出了侵袭性慢性髓系白血病的关键调节因子,并发现可以针对这种疾病的新弱点。

这项研究还首次表明,基于CRISPR的全基因组筛选可以以一种更加符合生理学相关性的方式进行:使用原代癌细胞,并在天然的肿瘤微环境中进行。

RNA结合蛋白Staufen2

RNA结合蛋白是维持和保护耐药白血病干细胞的一类关键蛋白,通常控制着细胞如何、何时以及是否产生某些蛋白质。而双链RBP Staufen2则是RNA结合蛋白家族中相对较少被研究的一个。

过去曾有一项研究表明,Staufen2在神经细胞的分化中起重要作用,控制着大脑和神经系统的发育。

研究团队开发了一个小鼠模型,在该模型中,Stau2基因被删除,发现该蛋白的缺失导致白血病生长和繁殖的大幅减少,并显着提高了小鼠模型的整体存活率。

为了解Staufen2是如何控制癌症的,研究人员通过RNA-Seq和eCLIP-Seq对靶标进行了全基因组分析,并发现该蛋白控制了关键的致癌基因(如Ras)和表观遗传调控因子(如LSD / KDM家族蛋白),它们是针对白血病和其他癌症进行研究的关键药物靶点。

这些数据表明,体内CRISPR筛选是一种有效的工具,可用于确定髓系白血病进展的新调控因子,并确定双链RBP Staufen2是髓系白血病的关键靶点。

通过对白血病的全基因组CRISPR筛选,发现了对癌症生长至关重要的细胞信号,并有望开发针对白血病弱点的新靶向疗法。而这些发现也将有助于微环境的研究。


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