Комплексное исследование, проведенное исследователями из Sanford Burnham Prebys, Национального института рака (NCI) и другими группами, показало, что редактирование генов, в частности нокаут гена (KO), с помощью CRISPR-Cas9 может благоприятствовать клеткам с мутировавшими формы генов, связанных с раком. Полученные данные подчеркивают необходимость наблюдения за пациентами, проходящими генную терапию на основе CRISPR-Cas9, на предмет связанных с раком мутаций. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications .

Наше исследование показывает, что во многих различных типах клеток редактирование генов CRISPR может дать селективное преимущество клеткам, несущим мутации в генах, связанных с раком, таких как p53 и KRAS. Мы показали, что когда CRISPR-Cas9 используется для редактирования генома, клетки с мутациями, связанными с раком, скорее всего, будут выбраны для выживания – и это более широко распространено, чем предполагалось ранее учеными »

.

Ани Дешпанде, доктор философии, соавтор, доцент, Онкологический центр, назначенный NCI, Сэнфорд Бернхэм Пребис

CRISPR-Cas9 работает, создавая двухцепочечные разрывы ДНК в определенных точках последовательности ДНК, что позволяет ученым нацеливать и редактировать определенные гены. Однако ген p53 реагирует на двухцепочечные разрывы, останавливая рост клеток, а это означает, что клетки, подвергшиеся CRISPR, будут расти и делиться менее эффективно. Это означает, что клетки с мутациями в гене p53 могут продолжать нормально расти и делиться, что дает им конкурентное преимущество.

Ген p53 останавливает деление клеток, если возникает геномная ошибка, и пытается исправить эту проблему. Если ошибка не может быть исправлена, p53 инициирует запрограммированную гибель клеток до того, как клетки станут злокачественными. Это делает p53 критически важным противораковым геном, и потеря его функции может сделать людей более восприимчивыми к опухолям.

«Ген p53 настолько важен, что его даже прозвали« хранителем генома », – говорит Дешпанде.

Вычислительные биологи под руководством Эйтана Руппина, доктора философии, начальника лаборатории онкологических данных в Центре исследований рака NCI и соруководителя исследования, проанализировали ответы p53 на двухцепочечные разрывы в почти 1000 человеческих клетках. линий. Они обнаружили, что почти в каждом типе клеток после CRISPR-Cas9 KO клетки с нормальными генами p53 демонстрировали более медленный рост, в то время как клетки с мутированными генами p53 были меньше затронуты, что позволяло им расти быстрее и превосходить нормальные клетки. Они также обнаружили, что CRISPR может давать преимущество клеткам с другими связанными с раком мутациями, такими как онкоген KRAS.

«Это не первый раз, когда исследователи показали, что CRISPR может вносить потенциально опасные изменения, – говорит Руппин, – однако это первый раз, когда эти эффекты были продемонстрированы в таком большом количестве различных клеток.

Результаты указывают на необходимость осторожности при использовании основанной на CRISPR генной терапии, особенно при лечении людей с основными мутациями в генах p53 или KRAS. «Для коррекции мутаций во многих тканях человека разрабатываются методы лечения CRISPR, но как другие уже отмечали ранее, нам нужно действовать с осторожностью, потому что при использовании редактирования CRISPR-Cas9 мы можем отбирать клетки, несущие мутации в ключевых генах-драйверах рака, и это может быть потенциально опасно. Однако, к счастью и что важно, дополнительные новые Методы редактирования CRISPR, которые были недавно разработаны, гораздо менее подвержены этому риску, если вообще несут », – добавляет Руппин.

«Ранние методы CRISPR генерировали двухцепочечные разрывы, но более современные итерации позволяют упростить редактирование целевой ДНК», – говорит Дешпанде. «Если мы будем использовать не режущую версию CRISPR, мы, вероятно, сможем избежать многих из этих проблем, что может быть очень хорошей новостью для пациентов»

Несмотря на потенциальные риски, авторы считают, что CRISPR остается захватывающим и революционным подходом и что подобные препятствия не являются непреодолимыми. Оба старших автора отмечают, что многообещающие медицинские технологии часто должны преодолевать препятствия, прежде чем они станут достаточно безопасными для использования у пациентов.