近日，科学家们取得了一项“里程碑”式突破——利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，系统地失活人类结肠癌细胞基因组内的每个基因，这不仅使突变KRAS肿瘤减少约50%，与化疗效果一致，同时还发现了新的肿瘤抑制因子。
包括肺癌、胰腺癌、直肠癌等最难治的危险癌症中，KRAS基因突变驱动的癌症是最致命的一类，约20-30%的人类癌症与此相关。KRAS基因编码一种小GTP酶，作为细胞内信号传导通路中的关键“开关”，调控细胞生长、分化和血管生成等过程。几十年来，尽管尝试了各种靶向KRAS突变蛋白的治疗手段，但尚无直接靶向KRAS基因的疗法获批。2019年9月27日发表在《癌症研究》上的一项研究揭示了重大突破。
使用CRISPR，突变KRAS肿瘤减少约50%
为了靶向KRAS基因，科学家需要找到与KRAS突变合成致死的基因。来自加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员利用CRISPR-Cas9技术，系统地失活了人类结肠癌细胞基因组内的所有基因。随后，他们将携带正常或突变KRAS基因且基因失活的人类结肠癌细胞移植到小鼠体内，测试肿瘤生长情况。经过大规模筛选，发现编码代谢酶的NADK和KHK基因的组合失活能显著抑制突变KRAS肿瘤的生长。当失活这两种基因时，正常KRAS肿瘤不受影响，但突变KRAS肿瘤的生长下降近50%。
“值得注意的是，我们没有在培养皿中观察到预期的抑癌效果，NADK和KHK基因失活造成的肿瘤抑制仅发生在哺乳动物模型身上，后者更接近真实的肿瘤微环境。”通讯作者、加州大学圣地亚哥医学院穆尔斯癌症中心Tariq Rana教授说。
效果与化疗一致
研究团队采用的策略名为“合成致死”，旨在选择性杀死携带特定突变的细胞。此前，他们曾利用microRNAs文库系统地抑制蛋白质合成，寻找与KRAS突变合成致死的靶点。本研究中，CRISPR-Cas9逐个基因编辑的结果与使用小分子抑制剂（化疗）一致，均使小鼠体内KRAS突变肿瘤显著缩小。
意外发现：新的肿瘤抑制因子
此外，Rana团队还发现了一些新基因：失活它们反而促进KRAS突变肿瘤生长，但不影响正常KRAS肿瘤。这类基因是肿瘤抑制因子，其存在能抑制癌细胞生长。其中一个新发现的肿瘤抑制因子是INO80C编码基因，INO80C是一种大型多亚基染色质重塑复合物，参与DNA修复和基因组稳定性维持。
Rana课题组正在继续挖掘数据，以深入了解KRAS突变癌症的发展机制，最终目标是将研究成果转化为有效疗法。同时他也指出研究的局限性：实验室培养的肿瘤细胞的代谢依赖性可能与活体系统中的细胞不同。