陈斯迪教授团队用CRISPR技术千里挑一找到导致脑瘤的基因突变

近日,来自耶鲁大学(Yale University)系统生物学研究所的陈斯迪教授团队与瑞士的Randall Platt教授课题组合作,用CRISPR技术成功找到了导致胶质母细胞瘤的关键基因突变。这项研究发表在《Nature Neuroscience》上。

胶质母细胞瘤是一种极难治疗的恶性脑肿瘤,在确诊后,约一半的患者只能活上1-1.5年。虽然已知有超过223条基因和这个疾病有关,但其成因还未知。为寻找导致胶质母细胞瘤的基因突变,陈教授团队开发了一种基于CRISPR基因编辑技术的全新筛选手段。

▲该研究的筛选手段(图片来源:《Nature Neuroscience》)

首先,他们在数据库中找到了人脑癌中常见的基因突变,并由此构建了一套sgRNA库用于CRISPR编辑。随后,他们使用了腺相关病毒(AAV)技术,将这些能导致特定基因突变的系统引入到了小鼠脑内。之后,他们观察这些小鼠是否会出现胶质母细胞瘤的症状。研究人员能籍由发病小鼠反推出哪些基因突变会诱发脑瘤。不少实验小鼠都出现了胶质母细胞瘤。对于这些大脑组织的后续测序分析发现一些基因突变尤其常见。Pten、Nf1、B2m、Trp53等参与到细胞周期、免疫调控、以及DNA修复与复制的基因,突变的频率更是要超过70%。这些结果表明了这些基因在胶质母细胞瘤的病发中或许起到了关键作用。

并且,利用CRISPR技术,研究者能够同时编辑多条基因从而分析不同的基因突变组合对疾病的影响。研究者一共评估了超过1500种突变组合。其中,B2m–Nf1Mll3–Nf1、以及Zc3h13–Rb1这些基因组合被认为是诱发脑瘤的主要共同驱动因素。研究者还想知道,这些基因突变是否会影响脑瘤的治疗。因此,他们为不同的突变小鼠进行了替莫唑胺(temozolomide)化疗,观察这些小鼠的治疗成效。实验发现,带有Zc3h13Pten突变的小鼠,对化疗的反应尤其差。这或许能为胶质母细胞瘤的治疗提供新思路。