Što CRISPR uređivanje gena znači BRCA testiranje raka dojke

Više od milijun žena imalo je genetsko testiranje gena BRCA1 i BRCA2, u kojima mutacije mogu dramatično povećati rizik za rani početak raka dojke i jajnika. No, za mnoge žene rezultati ispitivanja bili su nejasni. To je zato što nije jasno gdje su određene genetske varijacije bezopasne ili uzrokuju rak.

BRCA1 je bio jedan od prvih otkrivenih gena predispozicije za rak, a proučavan je više od 20 godina. Gen proizvodi protein koji obnavlja oštećenja DNA, što bi inače moglo dovesti do stvaranja tumora. Od svog otkrića, istraživači i kliničari su identificirali mnoge genetske varijacije u BRCA1, ali za većinu njih nismo u mogućnosti reći jesu li narušili funkciju gena - povećavajući rizik od raka - ili su savršeno bezopasni.

Naš istraživački tim radi u novom području genomske medicine, koja koristi genetsku informaciju pojedinca za propisivanje skrbi. Prepoznali smo da su takve "varijacije nesigurnog značaja" ograničile korisnost genetskog testiranja i izglede za genomsku medicinu.Znamo da će se problem pogoršati, budući da se očekuje da će broj nesigurnih varijanti u BRCA1 i drugim "medicinski djelotvornim" genima eksponencijalno rasti kako se genetsko testiranje proširuje na cijele populacije.

U studiji smo željeli primijeniti uređivanje genoma CRISPR-a kako bismo riješili izazov koji predstavljaju ove varijante nesigurnog značenja. CRISPR ima ogroman potencijal jer tehnologija omogućuje istraživačima poput nas da prate ljudske gene. CRISPR nam omogućuje da napravimo vrlo specifične promjene, "uređujemo" našu DNK - dakle izraz "uređivanje genoma".

Iako postoje mnoge studije koje pokušavaju upotrijebiti CRISPR za liječenje bolesti, također se može upotrijebiti za uvođenje specifičnih mutacija u ljudske stanice koje rastu u posudi, u svrhu proučavanja učinaka koje ove mutacije imaju na stanicu - na primjer, uzrokuju li ili ne uzrokuju neispravnost gena.

U našem istraživanju koristili smo uređivanje genoma CRISPR-a kako bismo namjerno osmislili oko 4000 različitih varijanti gena BRCA1 u ljudskim stanicama, gotovo sve moguće varijante u najvažnijim regijama ovog gena. Važno je da preživljavanje ljudskih stanica koje smo koristili ovisi o netaknutoj funkciji gena BRCA1. Kao posljedica toga, stanice koje sadrže mutacije koje su poremetile funkciju gena BRCA1 nisu mogle preživjeti. S druge strane, stanica koja sadrži mutacije koje nisu imale učinka na funkciju gena BRCA1 bile su sasvim u redu. Koristeći DNA sekvenciranje, pratili smo koje su mutacije povezane s staničnom smrću u odnosu na preživljavanje stanica.

Kada smo usporedili mutacije koje su uzrokovale staničnu smrt s varijantama za koje se zna da povećavaju rizik od raka, primijetili smo da su oni isti. To nam je dalo povjerenje da možemo reći da je ponašanje ovih varijanti u stanicama u posudi bilo prediktivno za rizik od raka kod ljudi.

Iako su znanstvenici koristili laboratorijske testove za testiranje varijanti u BRCA1 već dugi niz godina, naš rad je različit iz tri razloga.

Prvo, testirali smo mnogo više varijanti nego što smo ikada testirali, uključujući tisuće koje nikada prije nisu bile promatrane, ali gotovo sigurno postoje u barem stotinama živih ljudi.

Drugo, povijesno gledano, BRCA1 varijante su testirane u genima uzetim iz “konteksta” - konkretno, proučavajući samo DNA sekvence koje kodiraju BRCA1 protein, a ne okolne sekvence koje reguliraju kako se izražava. CRISPR nam po prvi put omogućuje stvaranje i testiranje mutacija u samom ljudskom genomu.

Naposljetku, za stotine varijanti BRCA1 koje smo vidjeli u bolesnika s dobrim osjećajem da li povećavaju rizik od raka dojke i jajnika, naša predviđanja temeljena na našim CRISPR studijama su gotovo savršeno točna. To jest, varijante koje su u našem testu kompatibilne s preživljavanjem stanica su benigne u bolesnika, dok varijante koje umanjuju preživljavanje stanica u našem testu uzrokuju rizik od raka. To nam daje povjerenje u naša predviđanja za druge varijante koje nikada prije nisu bile promatrane, ali neizbježno će biti, pogotovo što se sve više žena pregledava na mutacije u tom genu.

Zbog ovog snažnog dogovora s podacima iz „zlatnog standarda“ koji su dobiveni iz ljudskih studija, predviđamo da se naši rezultati mogu koristiti za pružanje boljih odgovora ženama s varijantama izazovom za tumačenje u BRCA1. To uključuje mnoge žene koje imaju povećan rizik od raka, ali su prethodno bile propuštene genetskim testiranjem. Ovim ženama ovo znanje o tome što znače njihove mutacije može kritički informirati o medicinskoj skrbi koju primaju.

Ovaj članak je izvorno objavljen na Razgovor Jay Shendure, Greg Findlay i Lea Starita. Pročitajte izvorni članak ovdje.