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Cell子刊:利用CRISPR/Cas9技术鉴定出AML白血病细胞的弱点

来源:生物谷 2016-10-20 21:21


2016年10月20日/生物谷BIOON/--在一项新的研究中,来自英国剑桥大学韦尔科姆基金会桑格研究所的研究人员和他们的合作者对一种CRISPR基因编辑技术进行改进,并利用它发现急性髓性白血病(AML)的新的治疗靶标。他们鉴定出大量基因可能作为抗AML疗法的潜在靶标,并且描述了抑制这些基因中的一种,即KAT2A,如何破坏AML细胞,同时不会伤害非白血病血细胞。相关研究结果发表在2016年10月18日那期Cell Reports期刊上,论文标题为“A CRISPR Dropout Screen Identifies Genetic Vulnerabilities and Therapeutic Targets in Acute Myeloid Leukemia”。

AML是一种侵袭性血癌。AML细胞(一种癌细胞)将骨髓中的健康细胞挤出去。它们快速地增殖和干扰骨髓制造正常血细胞的能力,从而导致威胁生命的感染和流血。主流AML疗法在几十年内并未发生变化,而且不到三分之一的AML患者在这种癌症中存活下来。

为了鉴定出治疗AML的新方法,研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对AML细胞进行筛选以便寻找它们的弱点。这种技术能够被用来破坏和摧毁细胞基因组中的靶基因。为了实现这一目标,他们对CRISPR-Cas9技术进行优化,以便高效地逐个地破坏AML细胞基因组中的所有基因。这允许他们鉴定出那些遭受破坏后对AML细胞的生长和存活是有害的基因。

论文共同通信作者、韦尔科姆基金会桑格研究所联合项目负责人Kosuke Yusa博士说,“之前的研究已提供概念验证,但是这是鉴定AML基因弱点的首批系统性努力之一。我们对CRISPR-Cas9技术进行改进,并利用它研究什么实际上会杀死细胞。CRISPR正成为癌症研究领域的一种强大的技术,这是因为它克服了早期工具的一些限制。”

人类基因组大约有2万个基因。通过对CRISPR-Cas9技术进行改进,并利用它对AML细胞基因组进行筛选,研究人员发现大约500个基因是AML细胞存活所必需的,包括200多个可能被用于药物设计的基因。尽管在这些基因中,有一小部分基因,包括DOT1L、BCL2和MEN1已被确定为治疗靶标,但是它们当中的大多数是新的基因,这就为开发有效地抵抗这种疾病的疗法提供很多可能。

研究人员选择KAT2A基因开展进一步研究,同时也是为了验证他们的发现的有效性。通过利用基因技术和基于药物的技术抑制KAT2A,他们证实破坏这个基因会降低AML细胞的生长和存活,但是对正常的血细胞没有影响。

论文第一作者、韦尔科姆基金会桑格研究所研究员Konstantinos Tzelepis博士说,“这是一项激动人心的发现,这是因为KAT2A抑制在许多不同基因型的原代AML细胞中发挥作用。尽管还需对这个基因进行更加深入研究以便理解它在诊所中的应用潜力,但是我们发现在实验室中,靶向KAT2A会破坏AML细胞,同时不会伤害健康的血细胞。”

研究人员随后破坏转基因小鼠体内的AML细胞中的KAT2A基因,并且观察对这种血癌的影响,从而验证了这一发现。他们发现当KAT2A基因受到破坏时,这些小鼠活得更长。

论文共同通信作者、韦尔科姆基金会桑格研究所联合项目负责人George Vassiliou博士说,“这项研究为未来的AML疗法鉴定出很多潜在的基因靶标。尽管还需要对KAT2A抑制作为AML的一种治疗策略进行研究,但是白血病研究界如今拥有更多的候选靶标。我们希望这项研究将导致人们开发出更加有效地抵抗AML的疗法,从而将改善患者的存活和生命质量。”(生物谷 Bioon.com)

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A CRISPR Dropout Screen Identifies Genetic Vulnerabilities and Therapeutic Targets in Acute Myeloid Leukemia

Konstantinos Tzelepis7, Hiroko Koike-Yusa7, Etienne De Braekeleer, Yilong Li, Emmanouil Metzakopian, Oliver M. Dovey, Annalisa Mupo, Vera Grinkevich, Meng Li, Milena Mazan, Malgorzata Gozdecka, Shuhei Ohnishi, Jonathan Cooper, Miten Patel, Thomas McKerrell, Bin Chen, Ana Filipa Domingues, Paolo Gallipoli, Sarah Teichmann, Hannes Ponstingl, Ultan McDermott, Julio Saez-Rodriguez, Brian J.P. Huntly, Francesco Iorio, Cristina Pina, George S. Vassiliou, Kosuke Yusa

doi:10.1016/j.celrep.2016.09.079

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