近期，华中科技大学同济医学院的研究人员在国际学术期刊《Scientific Reports》上发表研究成果，他们利用基因编辑技术——TALENs，制备了同基因的白血病细胞克隆，并破坏了其中的FLT3基因，从而证明这种基因组编辑方法是探索基因突变分子基础的强有力平台。

急性白血病（AL）是最常见的血液系统恶性肿瘤，在遗传构成和临床结局上表现出显著的异质性。随着对细胞遗传学/基因突变认识的加深以及相应靶向疗法的引入，某些白血病亚型的治疗已取得惊人成功。然而，许多遗传高风险亚型目前仍难以用标准方案治疗，预后不良。世界卫生组织和美国国家综合癌症网络越来越多地基于遗传倾向对AL进行分类，凸显了细胞遗传学/基因突变对临床管理决策的深远影响。因此，迫切需要剖析这些AL患者的分子病理基础，以开发新型治疗策略。

与候选基因分析法相比，高通量测序技术的进展使我们能够从全基因组角度，以公正全面的方式对AL进行表征。AL中高复发基因突变的鉴定为改进诊断方法、患者分层和靶向治疗提供了宝贵基础。然而，尽管已出现详尽的AL基因组草图，阐明这些频繁发生的基因突变与临床表型和治疗结果的关联仍较困难。确定这些个体遗传异常的临床相关性非常必要。更重要的是，揭开白血病生物学关键分子事件——人类基因组时代的重大挑战，从根本上对未来遗传医学至关重要。

目前已有几种方法被广泛用于探索给定基因突变的分子机制。利用基因工程策略，研究人员已建立许多白血病动物模型，并为白血病的驱动因素提供了有说服力的见解。在未来几年中，基因工程动物模型仍将是研究遗传缺陷和临床表型之间关联的最可靠工具，并有助于设计和开发新的分子靶向策略。

然而，动物模型方法存在一些固有缺点。例如，动物模型可能无法准确模拟临床背景相关的白血病表型，产生和维护转基因模型的过程耗时且昂贵。此外，细胞株和主要样本为基础的模型也被广泛用于探索导致肿瘤细胞表型的关键分子事件。主要样本之间遗传背景的巨大差异、转基因过表达/敲除的非生理水平以及随机整合病毒载体引入的干扰，都限制了实际分子机制的研究。因此，在后基因组时代，迫切需要新的分析工具来阐明白血病相关基因功能的分子机制。

转录激活因子样效应物核酸酶（TALENs）是一种高效的基因组编辑工具，由人工融合蛋白组成，包含核酸内切酶FokI的催化结构域和可识别特定DNA序列的设计TALE DNA结合结构域。两个单独的TALENs结合到相邻DNA序列，使FokI能够二聚化，靶DNA裂解，从而引入位点特异性双链断裂（DSBs）。随后，通过同源性指导修复或非同源末端连接（NHEJ）通路的细胞DNA修复被激活。迄今为止，基因组编辑技术已成功用于诱导小鼠正常造血干细胞中的骨髓恶性肿瘤。然而，很少有研究采用这项技术在白血病中调查个别基因异常引发的分子事件。

在这项研究中，研究人员制备了同基因的白血病细胞克隆，用TALENs技术破坏了其中的FLT3基因。他们将具有单等位基因破坏的FLT3同基因克隆与等基因野生型对照克隆及亲本白血病细胞的转录表达、下游FLT3信号和增殖能力进行了比较。研究人员采用RNA-seq，将突变型K562克隆及其相应野生型对照组的全基因表达谱进行了比较。

研究发现，FLT3的转录水平和配体依赖性自身磷酸化在突变克隆中下降。TALENs介导的FLT3基因单倍不足可损害体外细胞增殖和集落形成。这种抑制作用在体内得以维持，从而提高了移植有突变K562克隆的NOD/SCID小鼠的存活率。聚类分析表明，同基因克隆的基因表达模式由FLT3突变体的状态决定，而非单个同基因克隆之间的偏差。突变体和野生型之间差异表达的基因揭示了突变K562克隆中无义介导的衰退通路的激活以及抑制的FLT3信号。

总而言之，这项研究支持这种基因组编辑方法是探索基因突变分子基础的一种强大且普遍适用的平台。