基因編輯治療癌癥新突破：浙大呂志民團隊通過CRISPR抑制腫瘤生長
CRISPR和以此延伸發(fā)展的程序性堿基編輯（programmable base editing，PBE）技術(shù)可對真核細胞基因組進行改造，有巨大的臨床應用價值，然而，這些技術(shù)是否也能應用在腫瘤的治療上還尚少有研究。
在許多人類腫瘤中，存在端粒酶基因（TERT）的啟動子區(qū)域的突變。例如，在目前缺乏有效治療手段的惡性膠質(zhì)瘤中，有高達83%患者的腫瘤組織中存在著端粒酶基因啟動子區(qū)域的致癌突變，該突變會激活端粒酶基因表達，驅(qū)動腫瘤惡性進展。因此，精準修正端粒酶基因啟動子區(qū)域的致癌突變將會是一種具有開創(chuàng)性的腫瘤治療方法。
2020年2月17日，浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院呂志民團隊聯(lián)合中國科學院生物物理研究所李新建團隊在Nature Cell Biology雜志上在線發(fā)表了題為：Programmable base editing of mutated TERT promoter inhibits brain tumour growth 的研究論文。
該研究使用腺相關病毒（Adeno-associated virus, AAV）作為載體表達擁有腺嘌呤脫氨酶活性的空腸彎曲菌（Campylobacter jejuni）Cas9融合蛋白以及對應的單向?qū)NA（sgRNA），實現(xiàn)精準修正惡性膠質(zhì)瘤細胞端粒酶基因啟動子區(qū)域的致癌突變，以抑制腫瘤細胞生長。
端粒（Telomere）位于真核細胞染色體末端，由堿基重復序列和結(jié)合蛋白組成，已知的端粒的功能是防止染色體DNA降解、末端融合。正常細胞線性DNA復制時5'末端消失，隨著細胞不斷增殖，端粒逐漸縮短，當端?？s至一定程度，染色體變得不穩(wěn)定，導致細胞發(fā)生衰老和凋亡。
端粒酶（Telomerase）是端粒DNA的逆轉(zhuǎn)錄酶，以RNA為模板、端粒3'末端為引物，合成端粒重復序列，維持染色體端粒DNA的長度。人體正常細胞中端粒酶的活性較低，隨著細胞分裂端粒不斷縮短，后導致細胞停止分裂或凋亡。
惡性腫瘤細胞為了滿足無限增殖的需要，通過端粒酶基因啟動子區(qū)域突變和端粒替代加長（Alternative lengthening of telomeres, ALT）兩種機制維持染色體端粒的長度，避免細胞衰老。
CRISPR-Cas9系統(tǒng)由原核細胞獲得性免疫系統(tǒng)改造而來，可用于編輯真核細胞的基因組DNA序列。依據(jù)宿主來源的不同，Cas9蛋白可分為Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9)、Staphylococcus aureus Cas9 (SaCas9)、Campylobacter jejuni Cas9 (CjCas9) 等不同的種類。為了避免修復Cas9介導的DNA雙鏈斷裂時造成的堿基錯配，研究人員開發(fā)出一套依賴于腺嘌呤脫氨酶和SpCas9切口酶活性的堿基編輯系統(tǒng)。
呂志民、李新建團隊在此基礎上用基因編碼序列較短的CjCas9切口酶替換原來的SpCas9切口酶，以便使用包裝容量有限的腺相關病毒載體表達腺嘌呤脫氨酶和CjCas9切口酶的融合蛋白，并把該融合蛋白命名為空腸彎曲菌腺嘌呤堿基編輯器（Campylobacter jejuni adenine base editor, CjABE）。
腺相關病毒（AAV）表達載體具有免疫原性低、宿主細胞類型廣譜、表達時間持久等優(yōu)點。是目前公認的有前景的基因治療遞送載體。
該研究使用腺相關病毒作為堿基編輯器CjABE的表達載體，精準修正膠質(zhì)瘤細胞端粒酶基因啟動子區(qū)域的致癌突變，從而減少腫瘤細胞中TERT基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達，抑制其分裂， 誘導惡性膠質(zhì)瘤細胞的衰老及凋亡。原位注射表達CjABE的腺相關病毒能夠有效抑制小鼠移植瘤的生長并延長荷瘤小鼠的生存時間。
該研究開創(chuàng)性地利用基因編輯以修正癌變基因，為癌癥治療提供了嶄新的思路和方法，并揭示了端粒酶基因啟動子區(qū)域突變是腫瘤精準治療的靶點。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41556-020-0471-6
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