Які засоби редагування генома CRISPR означають тестування на рак молочної залози BRCA

Більше 1 мільйона жінок пройшли генетичне тестування генів BRCA1 та BRCA2, у яких мутації можуть різко збільшити ризик розвитку раку молочної залози та раку яєчників. Але для багатьох жінок результати тестів були неоднозначними. Це тому, що не зрозуміло, де певні генетичні варіації є нешкідливими або викликають рак.

BRCA1 був одним з перших виявлених генів схильності до раку, і він вивчався вже більше 20 років. Ген продукує білок, який відновлює пошкодження ДНК, які в іншому випадку можуть призвести до утворення пухлин. З моменту свого відкриття дослідники та клініцисти виявили багато генетичних відмінностей у BRCA1, але для більшості з них ми не можемо сказати, чи вони порушують функцію гена - підвищують ризик розвитку раку - чи вони абсолютно нешкідливі.

Наша дослідницька група працює в галузі геномної медицини, яка використовує генетичну інформацію людини для призначення допомоги. Ми визнали, що такі «варіанти невизначеного значення» обмежують корисність генетичного тестування та перспективи геномної медицини.Ми знаємо, що проблема, швидше за все, погіршиться, оскільки, як очікується, кількість невизначених варіантів BRCA1 та інших «медичних» генів зростатиме експоненціально, оскільки генетичне тестування розширюється на цілі популяції.

У дослідженні ми вирішили застосувати редагування генома CRISPR, щоб вирішити проблему, яка виникає в цих варіантах невизначеного значення. CRISPR має величезний потенціал, оскільки технологія дозволяє дослідникам, як нам, возитися з людськими генами. CRISPR дозволяє нам робити дуже специфічні зміни, "редагувати" нашу ДНК - таким чином, фразу "редагування геному".

Хоча існує багато досліджень, які намагаються використовувати CRISPR для лікування захворювання, він також може бути використаний для введення специфічних мутацій в людські клітини, які ростуть в блюді, з метою вивчення впливу цих мутацій на клітку - наприклад, чи вони викликають несправність гена.

У нашому дослідженні ми використовували редагування генома CRISPR, щоб свідомо розробити близько 4000 різних варіантів гена BRCA1 в людських клітинах, майже всі можливі варіанти в найбільш важливих областях цього гена. Важливо, що виживання людських клітин, які ми використовували, залежить від інтактної функції гена BRCA1. Як наслідок, клітини, що містять мутації, які порушували функцію гена BRCA1, не змогли вижити. З іншого боку, клітини, що містять мутації, які не впливали на функцію гена BRCA1, були просто чудовими. Використовуючи секвенування ДНК, ми відстежували, які мутації були пов'язані з загибеллю клітин проти виживання клітин.

Коли ми порівнювали мутації, що викликали смерть клітини, до варіантів, які, як відомо, збільшують ризик раку, ми помітили, що вони були однаковими. Це дало нам впевненість стверджувати, що поведінка цих варіантів в клітинах блюда була предикативним для ризику розвитку раку у людей.

Хоча вчені використовували лабораторні аналізи для тестування варіантів BRCA1 протягом багатьох років, наша робота відрізняється з трьох причин.

По-перше, ми перевірили багато інших варіантів, ніж коли-небудь перевіряли, включаючи тисячі, яких ніколи раніше не спостерігали, але майже напевно існують принаймні сотні живих людей.

По-друге, історично, варіанти BRCA1 були випробувані в генах, взятих «поза контекстом» - зокрема, вивчаючи лише послідовності ДНК, які кодують білок BRCA1, а не навколишні послідовності, які регулюють його експресію. CRISPR дозволяє вперше створити і перевірити мутації в самому геномі людини.

Нарешті, для сотень варіантів BRCA1, які спостерігаються у пацієнтів, у яких у нас є добре розуміння того, чи вони збільшують ризик раку молочної залози та яєчників, наші прогнози на основі наших досліджень CRISPR майже абсолютно точні. Тобто, варіанти, сумісні з виживанням клітин в нашому аналізі, є доброякісними у пацієнтів, в той час як варіанти, які заважають виживанню клітин в нашому аналізі, викликають ризик розвитку раку. Це дає нам впевненість у наших прогнозах для інших варіантів, які ніколи раніше не спостерігалися, але неминуче будуть, особливо, оскільки все більше жінок проходять скринінг на мутації в цьому гені.

Через цю сильну згоду з «золотим стандартом» даних, отриманих в результаті людських досліджень, ми передбачаємо, що наші результати можуть бути використані для забезпечення кращих відповідей жінкам з варіантами, які потребують інтерпретації в BRCA1. Це включає в себе багато жінок, які мають підвищений ризик розвитку раку, але раніше вони були пропущені генетичним тестуванням. Для цих жінок це знання про те, що означають їхні мутації, може критично інформувати медичну допомогу, яку вони отримують.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Джея Шендуре, Грега Фіндлей та Леа Старіта. Читайте оригінальну статтю тут.