Hvad CRISPR Genome Editing Middel til BRCA Breast Cancer Testing

Mere end 1 million kvinder har haft genetisk afprøvning af BRCA1 og BRCA2, gener, hvor mutationer kan dramatisk øge risikoen for tidlig bryst- og æggestokkekræft. Men for mange kvinder har testresultaterne været tvetydige. Det er fordi det ikke er klart, hvor visse genetiske variationer er harmløse eller forårsager kræft.

BRCA1 var blandt de første kræftfremmende gener, der blev opdaget, og det er blevet undersøgt i over 20 år. Genet producerer et protein, som reparerer DNA-beskadigelse, hvilket ellers ville føre til dannelse af tumorer. Siden dets opdagelse har forskere og klinikere identificeret mange genetiske variationer i BRCA1, men for de fleste af dem er vi ikke i stand til at fortælle om de hæmmer funktionen af ​​genet - øger risikoen for kræft - eller om de er helt harmløse.

Vores forskningsteam arbejder på det fremvoksende område af genomisk medicin, der bruger en persons genetiske information til at ordinere pleje. Vi anerkendte, at sådanne "varianter af usikker betydning" begrænsede nytteværdien af ​​genetisk testning og udsigterne for genomisk medicin.Vi ved, at problemet sandsynligvis vil blive værre, da antallet af usikre varianter i BRCA1 og andre "medicinsk virkelige" gener forventes at vokse eksponentielt, da genetisk test udbygges til hele populationer.

I en undersøgelse satte vi os på at anvende CRISPR genom redigering for at løse udfordringen fra disse varianter af usikker betydning. CRISPR har et enormt potentiale, fordi teknologien tillader forskere som os at tinker med menneskelige gener. CRISPR giver os mulighed for at lave meget specifikke ændringer, "redigeringer" til vores DNA - således udtrykket "genom redigering."

Selvom der er mange undersøgelser, der forsøger at anvende CRISPR til behandling af sygdom, kan det også bruges til at indføre specifikke mutationer i humane celler, der vokser i en skål, med henblik på at studere, hvilke virkninger disse mutationer har på cellen - for eksempel, uanset om de forårsager et gen for funktionsfejl eller ikke.

I vores undersøgelse anvendte vi CRISPR genom redigering til bevidst at konstruere ca. 4.000 forskellige varianter af BRCA1 genet i humane celler, næsten alle mulige varianter i de vigtigste områder af dette gen. Det er vigtigt, at overlevelsen af ​​de humane celler, som vi brugte, er afhængig af intakt funktion af BRCA1 genet. Som følge heraf kunne cellerne indeholdende mutationer, som forstyrrede funktionen af ​​BRCA1-genet, ikke overleve. På den anden side var cellen, der indeholdt mutationer, der ikke havde nogen virkning på BRCA1-genets funktion, fint. Ved anvendelse af DNA-sekventering spores vi hvilke mutationer der var forbundet med celledød vs celleoverlevelse.

Når vi sammenlignede de mutationer, der forårsagede celledød på varianter, der vides at øge kræftrisikoen, så vi, at de var de samme. Dette gav os tillid til at sige, at disse varianters adfærd i cellerne i skålen var prædiktiv for kræftrisiko hos mennesker.

Selv om forskere har brugt laboratorieanalyser til at teste varianter i BRCA1 i mange år, er vores arbejde forskelligt af tre grunde.

For det første testede vi mange flere varianter end nogensinde blevet testet, herunder tusinder, der aldrig er blevet observeret før, men næsten helt sikkert eksisterer i mindst hundredvis af levende mennesker.

For det andet er BRCA1-varianter historisk blevet testet i gener taget "ude af kontekst" - specifikt at studere kun de DNA-sekvenser, der koder for BRCA1-proteinet i stedet for de omgivende sekvenser, der regulerer, hvordan det udtrykkes. CRISPR tillader os for første gang at skabe og teste mutationerne i selve menneskets genom.

Endelig for de hundredvis af BRCA1-varianter, der ses hos patienter, hvor vi har en god fornemmelse af, hvorvidt de øger risikoen for bryst- og æggestokkekræft, er vores forudsigelser baseret på vores CRISPR-undersøgelser næsten helt korrekte. Det vil sige, at varianterne, der er forenelige med celleoverlevelse i vores assay, er godartede hos patienter, mens de varianter, der forringer celleoverlevelse i vores assay, forårsager kræftrisiko. Dette giver os tillid til vores forudsigelser for andre varianter, som aldrig tidligere er blevet observeret, men uundgåeligt vil være, især da flere og flere kvinder screenes for mutationer i dette gen.

På grund af denne stærke aftale med "guldstandard" -data afledt af humanstudier, forudsiger vi, at vores resultater kan bruges til at give bedre svar til kvinder med udfordrende at tolke varianter i BRCA1. Dette omfatter mange kvinder, der har en forhøjet risiko for kræft, men tidligere har været savnet af genetisk testning. For disse kvinder kan denne viden om, hvad deres mutationer betyder, kritisk oplyse den lægehjælp, de modtager.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Jay Shendure, Greg Findlay og Lea Starita. Læs den oprindelige artikel her.