中南大學(xué)等:用CRISPR構(gòu)建腦瘤模型的前景
日期:2016-03-22 09:04:58
在過去的十年中,我們對(duì)于腦瘤已經(jīng)有了很多了解,例如:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腦瘤難題的重要部分;Nature子刊:腦瘤耐藥性的關(guān)鍵因素。但是,仍然有許多亟待解決的問題。腦瘤的病因?qū)W尚不清楚,治療效果仍然較差。因此迫切需要開發(fā)一種合適的腦瘤模型,忠實(shí)地反映人類腦瘤的病因,并隨后為這些疾病獲得更有效的治療方法。
3月14日,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Oncotarget》在線發(fā)表了來自中南大學(xué)、美國(guó)Fred Hutchinson癌癥研究中心和上海同濟(jì)大學(xué)的一篇綜述文章,題為“Brain tumor modeling using the CRISPR/Cas9 system: state of the art and view to the future”。
傳統(tǒng)的腦瘤動(dòng)物模型具有各種各樣的缺陷。例如,移植到CDX模型的細(xì)胞主要是高等級(jí)來源,并且這種模型不能全面地模擬腦瘤的不同等級(jí)。GEMM模型,其生成是一個(gè)低效和耗時(shí)的過程。CRISPR/Cas9系統(tǒng)作為一種新的工具,可以克服現(xiàn)有方法的不足。它能夠準(zhǔn)確有效地在一個(gè)選擇的DNA位點(diǎn)獲得靶基因組的遺傳突變。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,以往的研究已經(jīng)成功地利用CRISPR KO,構(gòu)建了髓母細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的動(dòng)物模型。也確定了與腦瘤病因密切相關(guān)的幾個(gè)調(diào)節(jié)因子。研究發(fā)現(xiàn),多個(gè)TSGs(包括p53、Nf1、Pten和Ptch1)的Cas9缺失,可誘導(dǎo)腦瘤的形成。這項(xiàng)研究建議,可以利用CRISPR/Cas9系統(tǒng),操縱與腦瘤生成相關(guān)的其他調(diào)節(jié)因子。
此外,CRISPR/Cas9技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于許多干細(xì)胞類器官的基因組工程,包括胃、腸和胰腺(基因組編輯工具CRISPR可用于設(shè)計(jì)干細(xì)胞 )。已有研究利用CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng),通過同源重組,精確地修復(fù)了囊胞性纖維癥患者來源的腸干細(xì)胞中的囊胞性纖維癥跨膜cnductor受體的位點(diǎn)。通過這一平臺(tái),也在人類腸類器官中成功進(jìn)行了有效的基因轉(zhuǎn)移。人類多能干細(xì)胞(hPSCs),如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)和胚胎干細(xì)胞(ESCs),被認(rèn)為是闡明遺傳性疾病早期發(fā)育調(diào)控過程和發(fā)病機(jī)制的非常有用的工具。因?yàn)槿祟?span lang="EN-US">iPSCs保留著個(gè)體的遺傳信息,將這種細(xì)胞與CRISPR-介導(dǎo)的基因編輯相結(jié)合,可能是探索出現(xiàn)在細(xì)胞分化過程中的這一表型的關(guān)鍵所在。
有研究用傳統(tǒng)的基因敲除,去除與hPSCs自我更新或存活相關(guān)的基因,從而阻斷了細(xì)胞的增殖和生存,然而,最近的一項(xiàng)研究,利用CRISPR系統(tǒng)在人類iPSCs和ESCs中成功敲除了多個(gè)基因,包括SOX2、PAX6、OTX2和AGO2。
在未來,CRISPR/Cas9系統(tǒng)可能應(yīng)用于,在腦腫瘤患者來源的人體iPSCs中研究腦腫瘤。從GBM患者測(cè)序產(chǎn)生的大基因組變異數(shù)據(jù)庫表明,很多新的基因突變可能會(huì)響應(yīng)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的形成。利用CRISPR/Cas9工具,我們也可以很容易地基于從這一數(shù)據(jù)庫所了解到的信息,以更有效的方式生成一種新模式。
CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)的發(fā)展,在一定程度上提出了一些社會(huì)的挑戰(zhàn),并可能帶來一系列的不確定性和災(zāi)難性濫用擔(dān)憂,然而它可以永遠(yuǎn)鼓舞著我們,用這種生物學(xué)工具來調(diào)查腦腫瘤的確切分子機(jī)制。