体内CRISPR-Cas9屏幕揭示了癌症转移和肿瘤的进化

第一次CRISPR-Cas9基因编辑技术一直被应用在整个有机体模型系统地目标基因组中每一个基因。一组科学家广泛理工学院和麻省理工学院的大卫·h·科赫研究所综合癌症研究已经率先使用这种技术“摧毁”,或关掉,所有基因在基因组系统癌症的动物模型,揭示基因参与肿瘤的进化和转移,为类似的研究铺平了道路在其他细胞类型和疾病。这项工作发表在线3月5日的《细胞》杂志上。

“公司指南RNA库是一个强大的筛选系统,我们兴奋地开始应用在动物模型研究基因的功能,”冯说文章的第二作者,核心成员的广泛的麻省理工学院和哈佛大学,麻省理工学院的研究员麦戈文脑研究所的,和麻省理工学院的助理教授脑与认知科学和生物工程的部门。“这项研究代表了一个第一步使用Cas9识别重要基因在癌症和其他复杂疾病的体内。”

“肿瘤的进化是一个极其复杂的过程,或标志,由网络控制的基因,”菲利普说文章的第二作者,麻省理工学院的研究院教授,董事会成员广泛研究所和科赫研究所的成员。“基因编辑的体内应用程序是一个强大的平台功能基因的发现,提供一种新颖的手段研究肿瘤进化并确定每一步的基因调节这些特征。”

CRISPR-Cas9基因编辑技术使科学家能够研究基因和基因突变在人类生物学和疾病。系统可以去除DNA水平上的基因的功能,与其他遗传扰动如“击倒”基因的RNA干扰RNA水平。Broad研究所科学家先前执行全基因组屏幕使用CRISPR-Cas9技术在细胞模型,但这种方法并不捕获的复杂流程的整个有机体。例如,对于癌症转移,恶性肿瘤细胞离开原发肿瘤,必须进入血管前往一个遥远的网站在体内,离开血管,和一个新的环境中茁壮成长。张和夏普联手寻找基因转移通过应用CRISPR-Cas9技术在动物模型。

在新的研究中,细胞从老鼠模型的非小细胞肺癌(NSCLC)治疗广泛的汇集CRISPR指导图书馆rna针对每一个基因在小鼠基因组中,称为“老鼠公司CRISPR淘汰赛图书馆“(mGeCKOa),连同Cas9 DNA-cutting酶。系统介绍了突变成特定的基因,扰乱他们的顺序和防止生产蛋白质的基因。确保在每个单元的方法,只有一个基因被摧毁,所有基因在小鼠基因组中被异质细胞群体有针对性的文化。研究人员然后将细胞移植到老鼠,发现细胞治疗淘汰赛图书馆形成高转移性肿瘤。

使用新一代测序,科学家们能够识别哪些基因被淘汰在原发灶和转移,表明该基因通常可能的肿瘤抑制,抑制肿瘤的生长,但当淘汰,促进它。

结果强调了一些著名的肿瘤抑制基因在人类癌症,包括Pten、Cdkn2a, Nf2,但包括一些以前未与癌症有关的基因。出乎意料的,屏幕也涉及几个小分子核糖核酸——小RNA片段中功能的细胞。

更多的实验工作仍然完全探索发现的基因和小分子核糖核酸的屏幕。转移性肿瘤很少在诊所做了活检,使样本的研究匮乏,但未来的癌症转移纳入测序研究将从这项研究收益率更深刻的冲击。

研究人员可以采取相同的体内细胞的论文中描述的方法研究基因表达的影响,筛选循环肿瘤细胞或其他细胞系,并探讨其他癌症表型,如癌症干细胞,宿主环境的相互作用和血管生成。

“我们的工作提供了一个概念验证体内淘汰赛屏幕识别肿瘤进化的基因调节不同的路线和步骤,“Sidi Chen说co-first作者和博士后在锋利的实验室工作。

研究还采用一种有效的多层次筛选策略,一个更小、更集中的指导rna用于验证基因支安打。后做一个公正的,全基因组屏幕,我们设计了一个子库库快速测试更多的目标可能会因针对单个基因在单独的老鼠,”内维尔说神采,co-first作者和张实验室博士后。”子库也让我们看到这些不同的基因突变在同一肿瘤竞争。”

其他作者在细胞包括凯杰,郑,俄斐城东Kyungheon李,西施,大卫·斯科特,小君的歌,珍,Ralph Weissleder,微型核磁共振机和Hakho李。