结合碱基和引物编辑来破译导致癌症的基因变异

苏黎世联邦理工学院的研究人员将两种CRISPR-Cas方法结合起来，破译了细胞基因组突变如何影响其功能。他们的新方法可以帮助确定哪些变异导致了癌症的发展。

　　

巴塞尔苏黎世联邦理工学院的研究人员报告说，他们已经使用CRISPR-Cas技术破译了细胞基因组突变如何影响其功能。通过他们的新方法，研究人员可以在培养皿中产生数千个具有不同基因变异的细胞，并确定哪些变异会导致癌症的发展。

该研究结果发表在《Nature Biotechnology》杂志上，题为“碱基和prime编辑基因变异的多模态扫描”，由ETH教授Randall Platt博士领导。

研究人员写道：“突变扫描将遗传变异与表型联系起来，使人们能够了解蛋白质功能、相互作用和变异致病性。然而，目前的方法无法高效地在细胞背景下高通量地在内源性位点中设计可定制的各种遗传变异集。在这里，我们结合胞嘧啶和腺嘌呤碱基编辑器和一个初始编辑器来评估上皮生长因子受体基因（EGFR）中广泛变异的致病性。使用汇集的碱基编辑和prime编辑指导RNA文库，我们在多个细胞系中安装了数万个跨越EGFR完整编码序列的变体，并评估这些变体在肿瘤发生和对酪氨酸激酶抑制剂的抗性中的作用。”

科学家已经有能力对细胞基因组进行个体改变。然而，ETH的研究人员以超过50,000种不同的方式修改了两种人类细胞系中的一个基因，从而产生了相应的大量不同的细胞变体，然后测试了这些细胞的功能。为了证明他们的概念，他们研究了EGFR基因，这是各种癌症发展的核心，包括肺癌、脑癌和乳腺癌。

Platt和他的团队结合了两种CRISPR-Cas方法，碱基编辑和prime编辑，产生了EGFR基因的许多变体。

为了系统地生成具有几乎所有可能的EGFR基因相关变异的细胞，Platt和他的团队首先确定了该基因中与癌症相关的区域。在这些区域中，突变要么导致健康细胞转变为癌细胞，要么使癌细胞变得耐药，或者相反，对药物敏感。由于不可能使用碱基编辑来创建所有这些基因变异，研究人员采用了另一种方法，即初始编辑。

研究人员最终分析了这些细胞。对于十种EGFR基因变异，其对癌症进展的影响以前是不确定的，现在他们已经能够提供证据，证明它们是重要的，并描述了它：其中一些变异可能在癌症的发病中起作用，而另一些可能使其对某些药物产生耐药性。在这项研究中，ETH的研究人员还发现了一种潜在的新机制，通过这种机制，EGFR基因的突变可以导致癌症。他们还发现了六种基因变异，它们似乎在癌症中起作用，但从未被描述过。

研究人员写道：“总之，我们建立了一个多模态精确碱基编辑和初始编辑突变扫描框架，以高分辨率和单核苷酸分辨率询问遗传元件。我们的方法在EGFR激活和对临床批准的TKIs的耐药性方面产生了根本性的新见解，为将来指导临床决策的进一步工作开辟了道路。我们预计，使用精确编辑的多模态突变扫描可以在未来扩展，以在似乎任何遗传元素中充分饱和遗传变异多样性，帮助我们在临床环境中解释尚未发现的遗传变异的重要性。”