根據(jù)今天發(fā)表的一項(xiàng)新研究，克里斯蒂安娜護(hù)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(xué)家已經(jīng)部署了一個(gè)突破性的CRISPR基因編輯工具，可以成功地對(duì)從人類(lèi)細(xì)胞中提取的DNA片段進(jìn)行多次編輯。CRISPR期刊。該工具可以在人類(lèi)DNA樣本中快速?gòu)?fù)制個(gè)體患者癌癥腫瘤的獨(dú)特和復(fù)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(guó) - 以色列雙邊工業(yè)研究與發(fā)展(BIRD)基金會(huì)支持，旨在開(kāi)發(fā)個(gè)性化癌癥治療的新方法。NovellusDx計(jì)劃將這些CRISPR編輯的DNA樣本整合到其專(zhuān)有的癌癥診斷技術(shù)中，作為旨在改善治療決策的診斷測(cè)試的一部分。該公司認(rèn)為，經(jīng)過(guò)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(guò)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(shí)別驅(qū)動(dòng)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(shuō)。獲得NovellusDx高級(jí)科學(xué)家博士學(xué)位。“這可能是CRISPR革命的第一次浪潮如何通過(guò)提供更好的診斷測(cè)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(lái)自基因編輯研究所和NovellusDx的最新進(jìn)展鞏固了其開(kāi)創(chuàng)性工作的開(kāi)創(chuàng)性工作，該方法開(kāi)創(chuàng)了從人類(lèi)細(xì)胞中提取DNA的新方法，去年在The CRISPR Journal上發(fā)表的另一項(xiàng)研究中首次描述了該方法。

“我們的第一項(xiàng)研究提出了同時(shí)完成多項(xiàng)編輯的潛力，”基因編輯研究所所長(zhǎng)，該研究的主要作者Eric Kmiec博士說(shuō)。“在這項(xiàng)研究中，我們實(shí)際上做到了;我們發(fā)現(xiàn)可以從一個(gè)細(xì)胞中提取DNA，并在一個(gè)過(guò)程中對(duì)多個(gè)基因進(jìn)行突變，只需要一天即可完成。使用這個(gè)工具，我們可以使用DNA樣本作為排序在一個(gè)空白的畫(huà)布上，我們可以在24小時(shí)內(nèi)重現(xiàn)個(gè)體患者的特定腫瘤突變。然后NovellusDx可以將這個(gè)DNA樣本整合到其診斷平臺(tái)中，這可能是個(gè)性化癌癥治療的重大進(jìn)步。

NovellusDx技術(shù)使用計(jì)算機(jī)算法和活細(xì)胞來(lái)探測(cè)患者癌癥腫瘤中的基因突變，以識(shí)別所謂的“驅(qū)動(dòng)突變”，這是與癌癥進(jìn)展密切相關(guān)的突變。這些突變?cè)诨颊吲c患者之間可能有很大差異，甚至患有相同類(lèi)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(dòng)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(jiàn)解，因?yàn)槿绻麤](méi)有正確的治療，癌癥患者會(huì)迅速惡化。

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

“我們正在利用醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最先進(jìn)的工具，使癌癥治療方便，對(duì)于今天需要它的患者更有效，”Janti E. Nevin，醫(yī)學(xué)博士，公共衛(wèi)生碩士，Christiana Care總裁兼首席執(zhí)行官說(shuō)。“作為唯一一個(gè)嵌入癌癥中心的研究所，科學(xué)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(xué)院體現(xiàn)了我們對(duì)卓越和愛(ài)的價(jià)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(wù)的人們的生活帶來(lái)真正的改變。“

為基因編輯鋪平道路以糾正多個(gè)缺陷或替換整個(gè)基因

CRISPR代表“聚集有規(guī)律的間隙短回文重復(fù)”。它是一種在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的防御機(jī)制，可以讓細(xì)菌識(shí)別和切割入侵病毒的DNA。科學(xué)家已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何操縱這種機(jī)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(lèi)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(kāi)發(fā)不同的CRISPR工具，通過(guò)修復(fù)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。

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?yàn)樗蕾?lài)于一種名為Cas12a的蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)際切割或編輯DNA。他說(shuō)他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在完成一系列復(fù)雜編輯時(shí)，Cas12a蛋白可能比目前在CRISPR世界中更常見(jiàn)的Cas9蛋白更可靠。由Gene Editing Institute和NovellusDx開(kāi)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(guò)確認(rèn)在一個(gè)過(guò)程中完成多個(gè)基因編輯的能力，研究人員相信，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，他們的工作可以推進(jìn)使用CRISPR來(lái)治療患有遺傳性復(fù)雜疾病(如2型糖尿病)的患者，因?yàn)樗梢员恢笇?dǎo)一次找到并糾正多個(gè)遺傳缺陷。

與此同時(shí)，主要作者，博士生Brett Sansbury表示，該團(tuán)隊(duì)還對(duì)以下事實(shí)感到興奮：為了同時(shí)執(zhí)行多個(gè)編輯，他們的CRISPR工具必須成功移除和替換長(zhǎng)段DNA。“有一天，這種能力可以讓CRISPR的治療應(yīng)用超越僅僅修復(fù)受損基因，去除和替換它們。”

降低“編輯狂野”的風(fēng)險(xiǎn)

Sansbury及其同事還報(bào)告說(shuō)，他們?cè)谒泄ぞ邞?yīng)用中實(shí)現(xiàn)的精確性和準(zhǔn)確性 - 使用它同時(shí)執(zhí)行多次編輯以及移除和替換長(zhǎng)段DNA - 表明它可能不太容易造成不必要的或“關(guān)閉”目標(biāo)“基因編輯比其他CRISPR工具。

CRISPR對(duì)基因組進(jìn)行無(wú)意識(shí)編輯的可能性 - 被稱(chēng)為“異地誘變”(其他人稱(chēng)之為“編輯狂野”) - 被斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們視為潛在風(fēng)險(xiǎn)。他們正在小鼠中使用CRISPR進(jìn)行研究并聲稱(chēng)他們發(fā)現(xiàn)了可能導(dǎo)致癌癥的隨機(jī)，意外的基因編輯。英國(guó)惠康桑格研究所的科學(xué)家對(duì)這些發(fā)現(xiàn)提出質(zhì)疑。其他CRISPR專(zhuān)家表示雖然脫靶編輯可能是一個(gè)問(wèn)題，但是有很多方法可以提高CRISPR在患者廣泛應(yīng)用之前的準(zhǔn)確性，因此風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)超過(guò)現(xiàn)有治療的風(fēng)險(xiǎn)。

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(bào)告說(shuō)，在執(zhí)行基因編輯后，他們對(duì)靶基因周?chē)拇竺娣eDNA進(jìn)行了測(cè)序，沒(méi)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(gè)位點(diǎn)特異性突變......而不會(huì)產(chǎn)生可檢測(cè)的異位突變。”

這種新工具的潛力及其對(duì)治療癌癥和其他疾病的意義令人興奮。

“這是一個(gè)戲劇性的發(fā)現(xiàn)，我們期待與NovellusDX合作，利用這一新工具來(lái)對(duì)抗癌癥，”美國(guó)銀行FACS醫(yī)學(xué)博士Nicholas Petrelli表示，Helen F. Graham癌癥中心的醫(yī)學(xué)主任克里斯蒂安娜護(hù)理研究所。“通過(guò)允許醫(yī)生為更廣泛的癌癥患者提供突破性的個(gè)性化醫(yī)療，我們認(rèn)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(huì)獲得了900,000美元的資助，用于推動(dòng)臨床應(yīng)用的基因組癌癥研究。該補(bǔ)助金是開(kāi)展這項(xiàng)新的突破性診斷測(cè)試不可或缺的一部分。