Какво CRISPR Редактиране на геном означава за BRCA тест за рак на гърдата

Повече от 1 милион жени са имали генетично изследване на гените BRCA1 и BRCA2, при които мутациите могат драстично да увеличат риска от ранен рак на гърдата и рак на яйчниците. Но за много жени резултатите от теста са двусмислени. Това е така, защото не е ясно доколко определени генетични вариации са безвредни или причиняват рак.

BRCA1 е сред първите открити гени за предразположеност към рак и е изследван повече от 20 години. Генът произвежда протеин, който възстановява увреждането на ДНК, което в противен случай може да доведе до образуването на тумори. От своето откритие изследователите и клиницистите са идентифицирали много генетични вариации в BRCA1, но за повечето от тях не можем да кажем дали увреждат функцията на гена - повишавайки риска от рак - или са напълно безвредни.

Нашият изследователски екип работи в нововъзникващата област на геномната медицина, която използва генетичната информация на индивида за предписване на грижи. Ние осъзнахме, че такива „варианти с несигурна значимост“ ограничават полезността на генетичните тестове и перспективите за геномната медицина.Знаем, че проблемът вероятно ще се влоши, тъй като се очаква броят на неопределените варианти в BRCA1 и други „медицински действия“ да нараства експоненциално, тъй като генетичното тестване се разширява до цели популации.

В едно проучване ние се заехме да приложим редактирането на генома на CRISPR, за да разрешим предизвикателството, което тези варианти имат несигурно значение. CRISPR има огромен потенциал, тъй като технологията позволява на изследователи като нас да се занимават с човешки гени. CRISPR ни позволява да правим много специфични промени, „редактираме“ нашата ДНК - по този начин фразата „редактиране на генома“.

Въпреки че има много проучвания, които се опитват да използват CRISPR за лечение на болестта, тя може да се използва и за въвеждане на специфични мутации в човешките клетки, които растат в блюдо, за целите на проучване на ефектите, които тези мутации имат върху клетката - например дали те причиняват неизправност на даден ген.

В нашето изследване използвахме редактирането на генома на CRISPR, за да проектираме около 4000 различни варианта на гена BRCA1 в човешките клетки, почти всички възможни варианти в най-важните региони на този ген. Важно е да се отбележи, че оцеляването на човешките клетки, което използваме, зависи от непокътната функция на гена BRCA1. Като следствие, клетките, съдържащи мутации, които нарушават функцията на гена BRCA1, не са в състояние да оцелеят. От друга страна, клетката, съдържаща мутации, които не са имали ефект върху функцията на гена BRCA1, са много добре. Използвайки секвениране на ДНК, ние проследихме кои мутации са свързани с клетъчна смърт срещу оцеляване на клетките.

Когато сравнихме мутациите, които причиниха клетъчната смърт с варианти, за които се знае, че увеличават риска от рак, забелязахме, че те са едни и същи. Това ни даде увереност да кажем, че поведението на тези варианти в клетките в блюдото е предсказвало риска от рак при хората.

Въпреки че учените са използвали лабораторни анализи за тестване на варианти в BRCA1 в продължение на много години, работата ни е различна по три причини.

Първо, тествахме много повече варианти, отколкото някога са тествани, включително хиляди, които никога не са били наблюдавани преди, но почти със сигурност съществуват в поне стотици живи хора.

Второ, исторически, BRCA1 вариантите са тествани в гени, взети „извън контекста“ - по-специално, изучавайки само ДНК последователностите, които кодират BRCA1 протеина, а не околните последователности, които регулират начина на изразяване. CRISPR ни позволява, за първи път, да създадем и тестваме мутациите в самия човешки геном.

И накрая, за стотиците варианти на BRCA1, наблюдавани при пациенти, в които имаме добро чувство за това дали увеличават риска от рак на гърдата и яйчниците, нашите прогнози, базирани на нашите изследвания на CRISPR, са почти напълно точни. Тоест, вариантите, съвместими с оцеляването на клетките в нашия анализ, са доброкачествени при пациентите, докато вариантите, които нарушават оцеляването на клетките в нашия анализ, причиняват риск от рак. Това ни дава увереност в нашите прогнози за други варианти, които никога преди не са били наблюдавани, но неизбежно ще бъдат, особено когато все повече и повече жени се изследват за мутации в този ген.

Поради това силно съгласие с данните за „златния стандарт“, получени от проучвания при хора, ние прогнозираме, че нашите резултати могат да се използват за предоставяне на по-добри отговори на жени с варианти за интерпретиране в BRCA1. Това включва много жени, които имат повишен риск от рак, но преди това са били пропуснати от генетични тестове. За тези жени това познание за това какво означават техните мутации може критично да информира за медицинската помощ, която получават.

Тази статия първоначално е била публикувана на The Conversation от Jay Shendure, Greg Findlay и Lea Starita. Прочетете оригиналната статия тук.