根據(jù)今天發(fā)表的一項新研究，克里斯蒂安娜護理健康系統(tǒng)的基因編輯研究所和以色列生物技術(shù)公司NovellusDx的科學家已經(jīng)部署了一個突破性的CRISPR基因編輯工具，可以成功地對從人類細胞中提取的DNA片段進行多次編輯。CRISPR期刊。該工具可以在人類DNA樣本中快速復制個體患者癌癥腫瘤的獨特和復雜的遺傳特征。

該研究結(jié)果是基因編輯研究所與NovellusDx合作的結(jié)果，該研究由美國 - 以色列雙邊工業(yè)研究與發(fā)展(BIRD)基金會支持，旨在開發(fā)個性化癌癥治療的新方法。NovellusDx計劃將這些CRISPR編輯的DNA樣本整合到其專有的癌癥診斷技術(shù)中，作為旨在改善治療決策的診斷測試的一部分。該公司認為，經(jīng)過編輯以呈現(xiàn)患者癌癥腫瘤的精確基因組成的DNA樣本可用于快速篩查多種癌癥藥物 - 并確定可能為患者產(chǎn)生最佳結(jié)果的治療過程。

“我們相信，我們基于體外CRISPR的平行誘變技術(shù)所取得的突破可以顯著提高我們識別驅(qū)動突變的能力，并提供洞察力，使醫(yī)生能夠快速為患者選擇一種非常精確的治療方案，”Shaul Barth說。獲得NovellusDx高級科學家博士學位。“這可能是CRISPR革命的第一次浪潮如何通過提供更好的診斷測試，從而產(chǎn)生更明智和有效的治療決策，從而為患者提供治療。”

來自基因編輯研究所和NovellusDx的最新進展鞏固了其開創(chuàng)性工作的開創(chuàng)性工作，該方法開創(chuàng)了從人類細胞中提取DNA的新方法，去年在The CRISPR Journal上發(fā)表的另一項研究中首次描述了該方法。

“我們的第一項研究提出了同時完成多項編輯的潛力，”基因編輯研究所所長，該研究的主要作者Eric Kmiec博士說。“在這項研究中，我們實際上做到了;我們發(fā)現(xiàn)可以從一個細胞中提取DNA，并在一個過程中對多個基因進行突變，只需要一天即可完成。使用這個工具，我們可以使用DNA樣本作為排序在一個空白的畫布上，我們可以在24小時內(nèi)重現(xiàn)個體患者的特定腫瘤突變。然后NovellusDx可以將這個DNA樣本整合到其診斷平臺中，這可能是個性化癌癥治療的重大進步。

NovellusDx技術(shù)使用計算機算法和活細胞來探測患者癌癥腫瘤中的基因突變，以識別所謂的“驅(qū)動突變”，這是與癌癥進展密切相關(guān)的突變。這些突變在患者與患者之間可能有很大差異，甚至患有相同類型癌癥的患者也是如此。該技術(shù)還可以篩選一系列抗癌藥物，以確定哪些治療方法可能最有效地關(guān)閉特定的驅(qū)動突變。但是，為了使技術(shù)得到最佳利用，醫(yī)生需要迅速獲得見解，因為如果沒有正確的治療，癌癥患者會迅速惡化。

Kmiec博士說，目前體外最常用的分子試劑一次只能進行一次編輯，“這意味著它們需要多次通過 - 而且需要更多時間才能達到相同的結(jié)果。” 他說這些工具不夠快，無法滿足癌癥患者的需求。

“我們正在利用醫(yī)學領(lǐng)域最先進的工具，使癌癥治療方便，對于今天需要它的患者更有效，”Janti E. Nevin，醫(yī)學博士，公共衛(wèi)生碩士，Christiana Care總裁兼首席執(zhí)行官說。“作為唯一一個嵌入癌癥中心的研究所，科學家們可以理解并了解癌癥患者和照顧他們的臨床醫(yī)生的需求，我們的基因編輯學院體現(xiàn)了我們對卓越和愛的價值觀。這一突破 - 與我們的伙伴關(guān)系與NovellusDX一起，有可能為我們服務的人們的生活帶來真正的改變。“

為基因編輯鋪平道路以糾正多個缺陷或替換整個基因

CRISPR代表“聚集有規(guī)律的間隙短回文重復”。它是一種在細菌中發(fā)現(xiàn)的防御機制，可以讓細菌識別和切割入侵病毒的DNA?？茖W家已經(jīng)學會了如何操縱這種機制，使其基本上可以編程，以找到和刪除特定的DNA代碼序列 - 其作用類似于控制基因的軟件 - 并用不同的序列取代它。這種能力引發(fā)了前所未有的興趣，即開發(fā)不同的CRISPR工具，通過修復受損基因，修改或完全刪除它，可以為多種疾病提供突破性治療。

由Gene Editing Institute和NovellusDx開發(fā)的CRISPR工具不用于直接編輯或改變患者的基因組。然而，通過確認在一個過程中完成多個基因編輯的能力，研究人員相信，從長遠來看，他們的工作可以推進使用CRISPR來治療患有遺傳性復雜疾病(如2型糖尿病)的患者，因為它可以被指導一次找到并糾正多個遺傳缺陷。

Kmiec博士表示，新工具與目前廣泛使用的許多其他CRISPR工具不同，因為它依賴于一種名為Cas12a的蛋白質(zhì)來實際切割或編輯DNA。他說他的團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在完成一系列復雜編輯時，Cas12a蛋白可能比目前在CRISPR世界中更常見的Cas9蛋白更可靠。

與此同時，主要作者，博士生Brett Sansbury表示，該團隊還對以下事實感到興奮：為了同時執(zhí)行多個編輯，他們的CRISPR工具必須成功移除和替換長段DNA。“有一天，這種能力可以讓CRISPR的治療應用超越僅僅修復受損基因，去除和替換它們。”

降低“編輯狂野”的風險

Sansbury及其同事還報告說，他們在所有工具應用中實現(xiàn)的精確性和準確性 - 使用它同時執(zhí)行多次編輯以及移除和替換長段DNA - 表明它可能不太容易造成不必要的或“關(guān)閉”目標“基因編輯比其他CRISPR工具。

CRISPR對基因組進行無意識編輯的可能性 - 被稱為“異地誘變”(其他人稱之為“編輯狂野”) - 被斯坦福大學的科學家們視為潛在風險。他們正在小鼠中使用CRISPR進行研究并聲稱他們發(fā)現(xiàn)了可能導致癌癥的隨機，意外的基因編輯。英國惠康桑格研究所的科學家對這些發(fā)現(xiàn)提出質(zhì)疑。其他CRISPR專家表示雖然脫靶編輯可能是一個問題，但是有很多方法可以提高CRISPR在患者廣泛應用之前的準確性，因此風險不會超過現(xiàn)有治療的風險。

根據(jù)Gene Editing Institute和NovellusDx的新研究，這種新的CRISPR工具可以成為解決方案的一部分。作者報告說，在執(zhí)行基因編輯后，他們對靶基因周圍的大面積DNA進行了測序，沒有發(fā)現(xiàn)任何意外的編輯。他們注意到他們的結(jié)果表明他們的基因編輯系統(tǒng)“可用于產(chǎn)生多個位點特異性突變......而不會產(chǎn)生可檢測的異位突變。”

這種新工具的潛力及其對治療癌癥和其他疾病的意義令人興奮。

“這是一個戲劇性的發(fā)現(xiàn)，我們期待與NovellusDX合作，利用這一新工具來對抗癌癥，”美國銀行FACS醫(yī)學博士Nicholas Petrelli表示，Helen F. Graham癌癥中心的醫(yī)學主任克里斯蒂安娜護理研究所。“通過允許醫(yī)生為更廣泛的癌癥患者提供突破性的個性化醫(yī)療，我們認為這種合作關(guān)系有可能重新定義和改變癌癥治療。”

2016年，基因編輯研究所和NovellusDx從BIRD基金會獲得了900,000美元的資助，用于推動臨床應用的基因組癌癥研究。該補助金是開展這項新的突破性診斷測試不可或缺的一部分。