Aké prostriedky na editáciu CRISPR genómu pre BRCA test rakoviny prsníka

Viac ako 1 milión žien malo genetické testovanie BRCA1 a BRCA2, génov, v ktorých mutácie môžu dramaticky zvýšiť riziko karcinómu prsníka a vaječníkov v počiatočnom štádiu. Ale pre mnohé ženy boli výsledky testov nejednoznačné. Je to preto, že nie je jasné, kde sú určité genetické variácie neškodné alebo spôsobujú rakovinu.

BRCA1 bol jedným z prvých objavených génov predispozície na rakovinu a bol študovaný viac ako 20 rokov. Gén produkuje proteín, ktorý opravuje poškodenie DNA, čo by inak mohlo viesť k tvorbe nádorov. Odkedy výskumníci a klinickí pracovníci objavili mnoho genetických variácií v BRCA1, ale pre väčšinu z nich nedokážeme zistiť, či poškodzujú funkciu génu - zvyšujú riziko rakoviny - alebo či sú úplne neškodné.

Náš výskumný tím pracuje v rozvíjajúcom sa odbore genomickej medicíny, ktorý využíva genetickú informáciu jednotlivca na predpisovanie starostlivosti. Zistili sme, že takéto „varianty neistého významu“ obmedzujú užitočnosť genetického testovania a vyhliadky na genomickú medicínu.Vieme, že tento problém sa pravdepodobne zhorší, pretože sa očakáva, že počet neistých variantov v BRCA1 a iných „medicínsky pôsobiacich“ génoch rastie exponenciálne, pretože genetické testovanie sa rozšíri na celé populácie.

V štúdii sme sa rozhodli aplikovať editáciu genómu CRISPR, aby sme vyriešili problém, ktorý predstavujú tieto varianty neistého významu. CRISPR má obrovský potenciál, pretože technológia umožňuje výskumníkom, ako sme my, pohrať sa s ľudskými génmi. CRISPR nám umožňuje robiť veľmi špecifické zmeny, „úpravy“ našej DNA - teda frázu „editácia genómu“.

Hoci existuje mnoho štúdií, ktoré sa pokúšajú použiť CRISPR na liečbu ochorení, môže sa použiť aj na zavedenie špecifických mutácií do ľudských buniek, ktoré rastú v miske, na účely skúmania účinkov týchto mutácií na bunku - napríklad či spôsobujú poruchu génu alebo nie.

V našej štúdii sme použili editáciu genómu CRISPR na zámerné inžinierstvo približne 4 000 rôznych variantov génu BRCA1 v ľudských bunkách, takmer všetky možné varianty v najdôležitejších oblastiach tohto génu. Dôležité je, že prežitie ľudských buniek, ktoré sme použili, závisí od intaktnej funkcie génu BRCA1. V dôsledku toho bunky obsahujúce mutácie, ktoré narušili funkciu génu BRCA1, neboli schopné prežiť. Na druhej strane bunky obsahujúce mutácie, ktoré nemali vplyv na funkciu génu BRCA1, boli v poriadku. Pomocou sekvenovania DNA sme sledovali, ktoré mutácie boli spojené s bunkovou smrťou vs. prežitím buniek.

Keď sme porovnávali mutácie, ktoré spôsobili smrť buniek variantom, o ktorých je známe, že zvyšujú riziko rakoviny, zistili sme, že boli rovnaké. To nám dalo istotu povedať, že správanie týchto variantov v bunkách v miske predpovedalo riziko rakoviny u ľudí.

Hoci vedci už mnoho rokov používajú laboratórne testy na testovanie variantov v BRCA1, naša práca je odlišná z troch dôvodov.

Po prvé, testovali sme oveľa viac variantov, než sme kedy testovali, vrátane tisícok, ktoré sa predtým nikdy nepozorovali, ale takmer určite existujú v najmenej stovkách živých ľudí.

Po druhé, v histórii boli varianty BRCA1 testované v génoch „vytrhnutých z kontextu“ - konkrétne, študujúc iba sekvencie DNA, ktoré kódujú proteín BRCA1, a nie okolité sekvencie, ktoré regulujú, ako sa exprimujú. CRISPR nám umožňuje prvýkrát vytvoriť a otestovať mutácie v samotnom ľudskom genóme.

A nakoniec, pre stovky variantov BRCA1 pozorovaných u pacientov, u ktorých máme dobrý pocit, či zvyšujú riziko rakoviny prsníka a vaječníkov, sú naše predpovede založené na našich štúdiách CRISPR takmer úplne presné. To znamená, že varianty kompatibilné s prežitím buniek v našom teste sú u pacientov benígne, zatiaľ čo varianty, ktoré zhoršujú prežitie buniek v našom teste, spôsobujú riziko rakoviny. To nám dáva dôveru v naše predpovede pre iné varianty, ktoré sa nikdy predtým nepozorovali, ale nevyhnutne to bude, najmä preto, že stále viac žien sa skrínuje na mutácie v tomto géne.

Vzhľadom na túto silnú dohodu s údajmi o „zlatom štandarde“ odvodeným zo štúdií na ľuďoch, predpovedáme, že naše výsledky môžu byť použité na poskytnutie lepších odpovedí ženám s náročnými variantmi interpretácie v BRCA1. Týka sa to mnohých žien, ktoré majú zvýšené riziko rakoviny, ale predtým boli vynechané genetickým testovaním. Pre tieto ženy môže táto znalosť toho, čo ich mutácie znamenajú, kriticky informovať o zdravotnej starostlivosti, ktorú dostávajú.

Tento článok bol pôvodne uverejnený na Konverzácii Jay Shendure, Greg Findlay a Lea Starita. Prečítajte si pôvodný článok.