治疗癌症的新希望,通过基因组编辑转录调控技术抑制癌细胞繁殖

生命科学 2018年07月04日
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日本川崎医科大学综合外科学讲座的深泽拓也副教授与广岛大学研究生院理学研究科的佐久间哲史讲师、日本国立癌症研究中心研究所表观基因组解析领域的负责人牛岛俊和的联合研发小组,采用基于基因组编辑技术CRISPRi(成簇规律间隔短回文重复序列干扰)的基因转录调控技术,成功抑制了癌症的发展。这是全球首次应用能同时将多个基因组区域作为靶向的多指导CRISPRi。通过阻止读取靶向癌症基因的信息,抑制了癌细胞的繁殖,这项新技术极有可能成为新型癌症疗法的基础。有关研究成果已于6月27日发布在癌症治疗领域的综合科学杂志《Oncotarget》的在线版上。

研究背景

随着新一代序列法的普及,大量的人类基因组信息能在短时间内被解读,在此背景下,能准确改变基因的基因组编辑技术迅速发展,并被应用于众多领域的尖端研究。通过开发应用古细菌等拥有的免疫机制的CRISPR/Cas9,可以在基因组上的任意位置轻松删除或插入碱基序列(图1)。此次,研发小组利用这项技术,开发了针对肺癌和食道癌的新治疗方法(专利申请号:2018-081795,发明名称:“治疗繁殖性疾病的医药组成物”,申请时间:2018年4月20日,申请人:广岛大学)。

治疗癌症的新希望,通过基因组编辑转录调控技术抑制癌细胞繁殖

在人的身体种维持生命运转所需大量基因在人体内表达并被读取,这种表达调控一般通过多个转录因子与名为启动子的DNA区域结合进行。此次开发的多指导CRISPRi在癌细胞内同时表达 1)不切断与融合转录抑制域(KRAB)相结合的基因组的Cas9(dCas9)、2)包含靶向序列的指导RNA(gRNA),可以使Cas9(dCas9)结合在目标驱动基因的启动子上的指定目标位置。其结果便是基因信息无法被读取出来,基因不再发挥功能(图2A)。多指导是指,可以同时表达能指定该染色体上任意位置的多种gRNA。对一个基因使用复数个gRNA,可以实现更强的表达抑制,还可以使多个靶向基因同时停止工作(图2B)。

治疗癌症的新希望,通过基因组编辑转录调控技术抑制癌细胞繁殖

研究意义和展望

此次,研发小组制作了与肺癌和食道癌相关的ΔNp63基因的启动子区域相结合,抑制其表达的多指导CRISPRi。通过实验确认,通过导入对应的载体,ΔNp63的表达量减少,肺癌细胞和食道癌细胞的增殖获得了有效抑制。另外,为验证在动物个体上的效果,研发小组还利用移植了人类癌细胞的裸鼠进行实验。实验结果显示,导入了针对ΔNp63的多指导CRISPRi的肺癌细胞移植到裸鼠身上后,肿瘤在裸鼠体内的形成获得了抑制。

此次的多指导CRISPRi通过改变gRNA的序列,不仅对ΔNp63基因,对其他基因的表达也能抑制,因此有望用于治疗多种癌症。另外,目前还在开发与CRISPRi功效相反,能增加目标基因表达量的新CRISPRa(CRISPR激活)技术,将其应用于癌症治疗的基础研究也在推进之中。

文 客观日本编辑部

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