CRISPR應用於癌症研究，發現更多藥物靶點

    2016年4月18號，美國癌症研究協會年度大會如期在新奧爾良舉行。在本年的大會上，幾位知名科學家就CRISPR基因編輯技術在癌症研究與療法開發中的應用做了具體發言。

    David Sabatini·懷特黑德研究所首席研究員

David Sabatini
Professor of Biology; Member, Whitehead Institute; Senior Member, Broad Institute; Member, Koch Institute for Integrative Cancer Research; Charles Ross Scholar Award; Howard S. and Linda B. Stern Career Development Professor.

在大會上，Sabatini對其實驗室應用CRISPR技術篩選癌細胞研究性靶向基因與確定細胞癌變途徑等內容做了具體發言。

    實驗方法：癌細胞係特定基因的敲除

研究人員使用CRISPR技術對癌細胞係中特定基因進行了敲除，根據敲出是否抑製癌細胞的增值對每一個基因做出了具體的CRISPR評分。Sabatini團隊正著手將這一技術應用於數種不同癌細胞係基因敲除的研究中，其中一些基因已經被他們證實是對於多種癌症的發生至關重要的。Sabatini認為他們技術的優點在於這種基因編輯技術並沒有針對某種特殊的癌症，而是針對特殊的癌細胞係。這種癌症的研究方式與普遍的研究相比似乎更加具體。

實驗目的與成果：

1.尋找癌細胞的保命基因，篩選藥物潛在靶點

Sabatini團隊所期望看見的結果是找到對於癌症發生至關重要的基因，他們認為這類基因具有作為藥物治療靶位的潛力。同時，他們也期望能夠找到促使腫瘤細胞發育為不同類型腫瘤的致癌基因促進因子，進而促進癌症分化幹預技術的研究。

2.篩選腫瘤生長促進基因，縮小藥物靶標選擇範圍

除了上述動機之外，Sabatini團隊也在努力尋找促使腫瘤生長的基因，他們認為這類基因與促使腫瘤發生的基因同等重要。對這類基因的幹預或許同樣可以通過藥物化而作為治療癌症的靶標基因。舉例來說，Sabatini實驗室開發的CRISPR篩選技術找到了弗林蛋白酶編碼基因的可能相關因子胰島素樣生長因子1，雖然也有文獻指出了弗林蛋白酶編碼基因可能存在的其他相關因子，諸如此類的技術仍然可以通過縮小靶基因的篩選範圍而為癌症治療技術的開發提供突破口。

3.尋找基因通路關鍵組成，彌補理論研究缺失

在進行實驗的過程中，Sabatini團隊通過CRISPR篩選技術發現了幾種新的基因通路關鍵分子，他們隨即用生化實驗對這些分子在基因通路中的關鍵作用進行了證實。證明這類分子可以幫助研究人員彌補他們在特定基因通路如何導致癌症發展與增長方麵知識的不足。
“在大量基因中尋找特殊基因是一件非常有趣的工作。”Sabatini總結說。

    Jonathan Weissman·加州大學舊金山分校教授

Jonathan S. Weissman is a Professor of Cellular & Molecular Pharmacology at the University of California, San Francisco. He has been affiliated with the Howard Hughes Medical Institute (HHMI) since 2000; first, as an Assistant Investigator (2000-2005) and, since 2005, as an Investigator.

Weissman就其實驗室開發的兩種CRISPR改型技術進行了相關發言，這兩種改型技術分別被他們稱為CRISPRactivation與CRISPRinterference.
實驗方法：CRISPRa& CRISPRi
在癌症的發病過程中，錯誤的基因表達與基因沉默都具有至關重要的作用。但是觀察這些基因表達與沉默是一回事，控製這些基因的表達與沉默卻是另一回事。Weissman認為得益於CRISPR基因編輯技術的出現，現在對於這類基因的控製也逐漸變成了可能。現在，研究人員可以通過CRISPR基因編輯技術對這些基因進行正確地調整，而不是像以前一樣僅僅將它們關閉了事。
CRISPRi用於關閉基因的表達而CRISPRa用於開啟基因的表達，將這兩種技術放在一起使用時，科學家便可以調控特定基因的表達水平。“我們的研究成果就是一個基因表達量的調整按鈕，通過這個按鈕，我們可以隨意調整特定基因表達量的多少。”Weissman說。

    實驗目的與成果：

1.提高CRISPR技術敏感性，降低基因編輯細胞毒性
目前，Weissman實驗室已經完成了CRISPRa與CRISPRi技術的優化。最開始，他們建立了一個基因組文庫，接著他們依靠這個基因組文庫完成了目的基因的預選。隨後，Weissman和同事們在假陽性結果篩選前使用CRISPRa與CRISPRi技術挑選了80%的預選基因。在最新版的基因組文庫中，研究人員將80%提升到了95%
“我們之所以對技術敏感性如此在意的一大原因就是在CRISPR與目的基因結合時並不會產生太多細胞毒性，而cas9對目的基因切割時的細胞毒性卻相對較大。所以在某種程度上我們可以將基因編輯過程中產生的細胞毒性歸咎於切割過程。”Weissman說。Weissman實驗室基因編輯技術的敏感性甚至足以識別與挑揀基因中的溫和缺陷。
2.多種轉錄本篩選，滿足潛在科研要求
通過這些CRISPR改型技術的應用，Weissman團隊可以進行全基因組中任何轉錄本的遺傳篩查，對於癌細胞藥物抗性發生機製十分重要的基因過度表達篩查，冗餘基因篩查以及這些基因功能的研究。同時，CRISPR改型技術也可以用於大規模平行純合致死的篩查。
3.尋找潛在藥物靶標，鑒定分子殺傷機製
更重要的是，CRISPRi技術可以通過對一些功能尚不明了的小分子受體篩選來發現潛在的藥物治療靶標。CRISPRa技術可以用來鑒定一些分子殺死細胞的具體分子機製。Weissman說。
4.分子伴侶化合物開發的指導
Weissman實驗室的CRISPR改型技術甚至可以用來指導分子伴侶化合物的開發。在癌症的發生過程中，致癌基因往往處於一種極不穩定的狀態，依賴分子伴侶維持其功能。對於確保癌細胞產生更多的突變與藥物抗性來說分子伴侶有著至關重要的作用。

    然而，想要開發有效的靶向性分子伴侶化合物是十分困難的。分子伴侶種類繁多，功能疊加嚴重。使用CRISPRa與CRISPRi技術調控這些分子伴侶的表達量可以幫助研究人員找到針對分子伴侶的新型癌症療法。

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