今日，來自耶魯大學(xué)（Yale University）系統(tǒng)生物學(xué)研究所的 Sidi Chen 教授團(tuán)隊(duì)與瑞士的 Randall Platt 教授課題組合作，用 CRISPR 技術(shù)，成功找到了導(dǎo)致膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的關(guān)鍵基因突變。這項(xiàng)研究發(fā)表在了《自然》子刊《Nature Neuroscience》上。

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是一種惡性腦腫瘤，極難治療。據(jù)估計(jì)，在確診后，約一半的患者只能活上 1 -1.5 年。不幸的是，我們非但沒有治療這種疾病的好方法，甚至連它背后的原因都沒有摸清。目前，生物學(xué)家們知道有超過 223 條基因和這個(gè)疾病有關(guān)。但我們不知道哪幾條基因，或者是哪些基因的組合會(huì)導(dǎo)致這些癌癥。這也是 Chen 教授團(tuán)隊(duì)的研究重點(diǎn)。

在耶魯大學(xué)，Chen 教授的研究重點(diǎn)在于開發(fā)新型工具，并將它們應(yīng)用于下一代的癌癥遺傳學(xué)、基因組學(xué)、以及系統(tǒng)生物學(xué)。這些工具有助于解決癌癥病發(fā)、進(jìn)展、轉(zhuǎn)移等一系列問題，并可以為潛在的治療方案提供洞見。

▲該研究的篩選手段（圖片來源：《Nature Neuroscience》）

為了尋找到會(huì)導(dǎo)致膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的基因突變，Chen 教授團(tuán)隊(duì)利用 CRISPR 基因編輯技術(shù)，開發(fā)了一種全新的篩選手段。首先，他們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中找到了人類腦癌中常見的基因突變，并由此構(gòu)建了一套 sgRNA 庫(kù)，用于 CRISPR 編輯。隨后，他們使用了腺相關(guān)病毒（AAV）技術(shù)，將這些能突變特定基因的系統(tǒng)引入到了小鼠腦內(nèi)。之后，他們觀察這些小鼠是否會(huì)出現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的癥狀。由這些發(fā)病的小鼠，研究人員能反推出哪些基因突變會(huì)誘發(fā)這種致命腦瘤。

如他們所料，不少小鼠都出現(xiàn)了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。對(duì)于這些大腦組織的后續(xù)測(cè)序分析，研究人員們發(fā)現(xiàn)一些基因突變特別常見。Pten、Nf1、B2m、Trp53 等參與到細(xì)胞周期、免疫調(diào)控、以及 DNA 修復(fù)與復(fù)制的基因，突變的頻率更是要超過 70%。這些結(jié)果表明了這些基因在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的病發(fā)中或許起到了關(guān)鍵作用。

▲一些基因突變?cè)诮M織樣本中很常見（圖片來源：《Nature Neuroscience》）

由于 CRISPR 技術(shù)的和，研究人員能夠一次讓多條基因產(chǎn)生突變。這也讓他們得以分析不同的基因突變組合在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤里的影響。在分析中，研究人員一共評(píng)估了超過 1500 種突變組合。其中，B2m–Nf1、Mll3–Nf1、以及 Zc3h13–Rb1 這些基因組合被認(rèn)為是誘發(fā)腦瘤的主要共同驅(qū)動(dòng)因素。

除了找到潛在的致癌因素外，這項(xiàng)研究還為治療提供了洞見。研究人員想要知道，這些基因突變是否會(huì)影響腦瘤的治療。因此，他們?yōu)椴煌耐蛔冃∈筮M(jìn)行了替莫唑胺（temozolomide）化療，觀察這些小鼠的治療成效。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，帶有 Zc3h13 或 Pten 突變的小鼠，對(duì)化療的反應(yīng)尤其差。這或許能為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療提供新思路——如果患者體內(nèi)帶有這些突變，醫(yī)生就應(yīng)當(dāng)考慮化療外的治療方案。

▲膠質(zhì)母細(xì)胞瘤這種頑疾，有望迎來個(gè)體化的治療方案（圖片來源：維基百科）

“我們已經(jīng)對(duì)人類癌癥基因組進(jìn)行了測(cè)序，有數(shù)千個(gè)新基因突變和癌癥到了一起。但是之前還很難證明哪些基因，或者哪些基因組合真正導(dǎo)致了癌癥，”Chen 教授說：“如今，我們能利用這些信息，來決定哪些藥物zui有可能對(duì)單獨(dú)的患者帶來好的療效。這離個(gè)體化癌癥治療又近了一步。”