Kaj CRISPR urejanje genoma pomeni za BRCA testiranje raka na dojki

Več kot milijon žensk je imelo genetsko testiranje genov BRCA1 in BRCA2, pri katerih lahko mutacije dramatično povečajo tveganje za zgodnji nastop raka dojk in jajčnikov. Toda za mnoge ženske so bili rezultati testov dvoumni. To je zato, ker ni jasno, kje so določene genetske spremembe neškodljive ali povzročajo raka.

BRCA1 je bil med prvimi odkrili geni za predispozicijo za raka in je bil raziskan že več kot 20 let. Gen proizvaja beljakovino, ki popravlja poškodbe DNK, ki bi sicer lahko povzročile nastanek tumorjev. Od njegovega odkritja so raziskovalci in zdravniki ugotovili številne genetske razlike v BRCA1, vendar za večino teh ne moremo ugotoviti, ali zmanjšujejo delovanje gena - povečujejo tveganje za raka - ali pa so popolnoma neškodljive.

Naša raziskovalna skupina deluje na področju genomske medicine, ki uporablja genetsko informacijo posameznika za predpisovanje oskrbe. Ugotovili smo, da so takšne "variante negotovega pomena" omejevale uporabnost genetskega testiranja in možnosti za genomsko zdravilo.Vemo, da se bo težava poslabšala, saj se pričakuje, da se bo število negotovih variant v BRCA1 in drugih "medicinsko učinkovitih" genih eksponentno povečalo, saj se genetsko testiranje razširi na celotne populacije.

V študiji smo si prizadevali uporabiti ureditev genoma CRISPR, da bi rešili izziv, ki ga predstavljajo te različice negotovega pomena. CRISPR ima ogromen potencial, ker tehnologija omogoča raziskovalcem, kot smo mi, da lovijo človeške gene. CRISPR nam omogoča, da naredimo zelo specifične spremembe, »uredi« našo DNK - torej besedno zvezo »urejanje genoma«.

Čeprav obstaja veliko študij, ki poskušajo uporabiti CRISPR za zdravljenje bolezni, se lahko uporabi tudi za uvedbo specifičnih mutacij v človeške celice, ki rastejo v posodi, za namene preučevanja učinkov teh mutacij na celico - na primer, ali povzročajo motnje v delovanju gena.

V naši študiji smo uporabili urejanje genoma CRISPR, da bi namenoma načrtovali približno 4000 različnih variant gena BRCA1 v človeških celicah, skoraj vse možne različice v najpomembnejših regijah tega gena. Pomembno je, da je preživetje človeških celic, ki smo jih uporabili, odvisno od intaktne funkcije gena BRCA1. Posledično celice, ki so vsebovale mutacije, ki so motile delovanje gena BRCA1, niso mogle preživeti. Po drugi strani je bila celica, ki je vsebovala mutacije, ki niso vplivale na delovanje gena BRCA1, v redu. S pomočjo sekvenciranja DNA smo ugotovili, katere mutacije so bile povezane s celično smrtjo v primerjavi s preživetjem celic.

Ko smo primerjali mutacije, ki so povzročile celično smrt, z različicami, za katere je znano, da povečujejo tveganje za nastanek raka, smo opazili, da so enake. To nam je dalo zaupanje, da lahko rečemo, da je vedenje teh variant v celicah v posodi napovedalo tveganje za raka pri ljudeh.

Čeprav so znanstveniki uporabili laboratorijske teste za testiranje variant v BRCA1 že več let, je naše delo različno iz treh razlogov.

Najprej smo testirali veliko več variant, kot so jih kdajkoli preizkusili, vključno s tisoči, ki še niso bili opaženi, vendar skoraj zagotovo obstajajo v vsaj stotih živih ljudeh.

Drugič, zgodovinsko gledano, so bile variante BRCA1 testirane v genih, vzetih »izven konteksta« - natančneje, preučevali so samo zaporedja DNA, ki kodirajo protein BRCA1, namesto okoliških sekvenc, ki uravnavajo, kako se izraža. CRISPR nam prvič omogoča, da ustvarimo in preskusimo mutacije samega človeškega genoma.

Nazadnje, za stotine variant BRCA1, ki jih vidimo pri bolnikih, kjer imamo dober občutek, ali povečujejo tveganje za raka dojk in jajčnikov, so naše napovedi na podlagi naših študij CRISPR skoraj popolnoma natančne. To pomeni, da so variante, ki so združljive s celičnim preživetjem v našem testu, benigne pri bolnikih, medtem ko variante, ki ovirajo preživetje celic v našem testu, povzročajo tveganje za nastanek raka. To nam daje zaupanje v naše napovedi za druge variante, ki še nikoli niso bile opažene, vendar neizogibno, zlasti ker je vedno več žensk pregledanih na mutacije v tem genu.

Zaradi tega močnega soglasja s podatki o »zlatem standardu«, ki izhajajo iz študij na ljudeh, napovedujemo, da se lahko naši rezultati uporabijo za boljše odgovore ženskam z različnimi izzivi za interpretacijo v BRCA1. To vključuje številne ženske, ki imajo povečano tveganje za nastanek raka, vendar bi jih prej genetsko testiranje zamudilo. Pri teh ženskah lahko to znanje o tem, kaj pomenijo njihove mutacije, kritično informira o zdravstveni oskrbi, ki jo prejmejo.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovorih Jaya Shendureja, Grega Findlayja in Lea Starita. Preberite izvirni članek tukaj.