科學家利用CRISPR基因編輯消除了癌細胞中多餘的染色體
耶魯大學的科學家們發現了一種新的潛在抗癌治療途徑。利用CRISPR基因編輯,該團隊消除了癌細胞中多餘的染色體,並發現它們不能再失控地生長。健康的人類細胞有23對染色體,但一個多世紀以來,人們觀察到大多數癌細胞有額外的染色體。這種情況被稱為非整倍體,但它在癌症發病中的確切作用仍然是個謎–它是癌症的根本原因還是只是癌症的症狀?在一項新的研究中,耶魯大學的科學家們調查了這種作用。
具有額外染色體的細胞與癌症的發展有關,但一項新的研究發現這也可能是它們的弱點
該研究的高級作者Jason Sheltzer說:”長期以來,我們可以觀察到非整倍體,但不能操縱它。我們只是沒有合適的工具。但在這項研究中,我們利用基因工程技術CRISPR開發了一種新的方法來消除癌細胞中的整個染色體,這是一個重要的技術進步。能夠以這種方式操縱非整倍體染色體,將使我們更深入地了解它們的功能。”
首先,該團隊專注於一種非整倍體,即細胞在1號染色體上獲得一個被稱為”q臂”的結構的第三個拷貝。這種錯誤從早期階段就在多種癌症類型中發現,並與疾病的發展有關。
研究人員開發了一種工具,他們稱之為使用CRISPR靶向技術恢復非整倍體細胞中的二分裂(ReDACT),當他們用它來消除這些額外的染色體時,他們發現這些細胞失去了形成惡性腫瘤的能力。經過仔細檢查,他們發現了一種機制,即非整倍體可能會促進癌症的發展–刺激癌症生長的特定基因被編碼在三條染色體上,而不是通常的兩條。
接下來,研究小組測試了這種機制是否可以作為癌症的治療目標加以利用。一個被稱為UCK2的基因先前已被發現對某些藥物敏感,這裡的研究人員發現,這使得具有1號染色體額外拷貝的細胞(因此是UCK2的第三個拷貝)對這些藥物更加敏感。
研究小組將正常細胞和非整倍體細胞混合成批,後者佔細胞的20%。他們發現,在沒有乾預的情況下,非整倍體細胞將在9天后增長到佔批次的75%。但當用針對UCK2的藥物治療時,非整倍體細胞在9天后下降到僅佔該批細胞的4%。
Sheltzer說:”這告訴我們,非整倍體可以作為癌症的一個治療目標。幾乎所有的癌症都是非整倍體,所以如果你有某種方法選擇性地針對那些非整倍體細胞,理論上這可能是一種針對癌症的好方法,同時對正常的、非癌症的組織影響最小。”
當然,這項研究仍然處於非常早期的階段,到目前為止只在培養的細胞中進行了測試。但這是一個耐人尋味的想法,最終可能開啟新的癌症治療方法,而且該團隊現在正在努力轉向動物測試。
這項研究發表在《科學》雜誌上。