瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）巴塞爾分校的研究人員近期報(bào)告稱，他們利用CRISPR-Cas技術(shù)解碼了細(xì)胞基因組中突變?nèi)绾斡绊懠?xì)胞功能。通過這一新方法，研究團(tuán)隊(duì)可以在培養(yǎng)皿中生成成千上萬種攜帶不同基因變異的細(xì)胞，并確定其中哪些變異會(huì)促進(jìn)癌癥的發(fā)展。這一研究成果發(fā)表于《Nature Biotechnology》期刊，論文標(biāo)題為《基于堿基和引導(dǎo)編輯的基因變異多模式掃描》（”Multimodal scanning of genetic variants with base and prime editing”），由ETH教授蘭德爾·普拉特博士（Randall Platt）領(lǐng)銜。

研究人員解釋道：“突變掃描將遺傳變異與表型關(guān)聯(lián)起來，使蛋白質(zhì)功能、相互作用和變異致病性的研究成為可能?！比欢?，目前的技術(shù)在高通量情況下，無法有效地在細(xì)胞的內(nèi)源位點(diǎn)上設(shè)計(jì)多樣的遺傳變異組合。為此，普拉特團(tuán)隊(duì)結(jié)合了堿基編輯和引導(dǎo)編輯兩種CRISPR-Cas方法，對上皮生長因子受體基因（EGFR）進(jìn)行了突變掃描，以評估不同變異在腫瘤形成和抗酪氨酸激酶抑制劑（TKI）方面的作用。

科學(xué)家們此前已有技術(shù)對細(xì)胞基因組進(jìn)行單一突變，但ETH團(tuán)隊(duì)在兩個(gè)人類細(xì)胞系中將一個(gè)基因進(jìn)行了超過五萬種不同的修改，生成了相應(yīng)數(shù)量的細(xì)胞變異體，并進(jìn)一步測試了這些細(xì)胞的功能。作為概念驗(yàn)證，他們選擇了EGFR基因進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該基因與多種癌癥的發(fā)生密切相關(guān)，包括肺癌、腦癌和乳腺癌。

為了實(shí)現(xiàn)對EGFR基因中幾乎所有相關(guān)變異的系統(tǒng)性生成，研究團(tuán)隊(duì)首先識別出該基因中的癌癥相關(guān)區(qū)域。這些區(qū)域的突變可能導(dǎo)致健康細(xì)胞癌變，或使癌細(xì)胞對藥物產(chǎn)生抗性或敏感性。由于單獨(dú)的堿基編輯無法生成所有這些變異，研究人員引入了引導(dǎo)編輯技術(shù)，以補(bǔ)充和擴(kuò)展生成的基因變異范圍。

隨后，研究人員分析了這些變異細(xì)胞。在EGFR基因的十種變異中，他們能夠首次證實(shí)其對癌癥進(jìn)程的顯著作用，并具體描述了這些作用：有些變異可能會(huì)推動(dòng)癌癥的發(fā)生，而另一些則可能導(dǎo)致癌癥對某些藥物產(chǎn)生抗藥性。研究過程中，ETH團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一種潛在的新機(jī)制，展示了EGFR基因突變?nèi)绾握T發(fā)癌癥。此外，他們還首次發(fā)現(xiàn)了六種未曾報(bào)道的、可能與癌癥有關(guān)的基因變異。

研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)道：“我們開發(fā)了一種多模式精準(zhǔn)編輯和引導(dǎo)編輯的突變掃描框架，以高精度和單核苷酸分辨率研究遺傳元素?！边@項(xiàng)新方法揭示了EGFR基因的激活機(jī)制及其對臨床TKI藥物的抗性機(jī)制，未來有望為臨床決策提供指導(dǎo)。研究人員還展望，這種多模式突變掃描方法可以在更廣泛的基因元素中應(yīng)用，以深入解讀尚未發(fā)現(xiàn)的基因變異在臨床中的意義。

參考文獻(xiàn)：https://www.nature.com/articles/s41587-024-02439-1

編輯：王洪

排版：李麗