Назад
Белок, защищающий клетки от повреждения ДНК, p53, активируется при редактировании генов с помощью метода CRISPR.
Следовательно, клетки с мутировавшим р53 имеют преимущество в выживании, что может вызвать рак. Исследователи из Каролинского института в Швеции обнаружили новые связи между CRISPR, р53 и другими раковыми генами, которые могут предотвратить накопление мутировавших клеток, не снижая эффективности генных ножниц. Исследование, опубликованное в журнале Cancer Research, может внести вклад в прецизионную медицину завтрашнего дня.
Большие надежды возлагаются на потенциал редактирования генов с помощью метода CRISPR как важнейшей составляющей прецизионной медицины будущего. Однако прежде чем этот метод станет рутинным, необходимо преодолеть несколько препятствий. Одна из этих проблем связана с тем, как ведут себя клетки при повреждении ДНК, которое CRISPR редактирование генов вызывает контролируемым образом. Повреждение клеток активирует белок p53, который действует как "первая помощь" клетки в ответ на повреждение ДНК.
Уже известно, что этот метод менее эффективен, когда p53 активен; в то же время, однако, недостаток p53 может позволить клеткам начать бесконтрольно расти и стать раковыми. Более чем в половине всех раковых заболеваний ген р53 мутирует и, таким образом, не способен защитить клетки от неконтролируемого деления. Поэтому важно избежать обогащения (накопления) таких мутировавших клеток.
Исследователи из Каролинского института показали, что клетки с инактивирующими мутациями гена p53 получают преимущество в выживании, когда подвергаются воздействию CRISPR, и таким образом могут накапливаться в смешанной популяции клеток. Исследователи также выявили сеть связанных генов с мутациями, которые имеют схожий эффект с мутациями р53, и показали, что транзиторное ингибирование р53 является возможной фармацевтической стратегией для предотвращения обогащения клеток с такими мутациями.
"Может показаться противоречивым ингибирование р53 в контексте CRISPR", - говорит первый автор исследования Лонг Цзян. "Однако некоторые литературные данные поддерживают идею о том, что ингибирование р53 может сделать CRISPR более эффективным.
"В нашем исследовании мы показываем, что это может также противодействовать обогащению клеток с мутациями в р53 и группе связанных с ним генов".
Данное исследование может внести вклад в будущее клиническое применение CRISPR, поскольку оно выявило сеть возможных генов-кандидатов, которые следует тщательно контролировать на наличие мутаций, когда клетки подвергаются методу CRISPR. Другой возможный вывод заключается в том, что транзиторное ингибирование р53 может оказаться стратегией для снижения обогащения мутировавших клеток.
Исследователи также изучили реакцию на повреждение ДНК как возможный маркер при разработке более точных последовательностей направляющих РНК, которые используются для указания CRISPR, где должна быть изменена последовательность ДНК. "Мы считаем, что ап-регуляция генов, участвующих в реакции на повреждение ДНК, может быть чувствительным маркером того, насколько неспецифической ("внецелевой") активностью обладает направляющая РНК, и таким образом может помочь в выборе "более безопасных" направляющих РНК", - говорит последний автор исследования Фредрик Вермелинг.
Исследование в значительной степени основано на CRISPR, экспериментах по скринингу CRISPR на изолированных клетках и анализе базы данных DepMap. Следующий шаг исследования - понять, насколько актуальны описанные механизмы.
"В клеточных культурах мы наблюдаем быстрое и выраженное обогащение клеток с мутациями р53, когда мы подвергаем клетки воздействию CRISPR, при условии, однако, что клетки с мутациями присутствуют там с самого начала", - говорит Вермелинг. "Таким образом, мы можем показать существование механизма и факторов, влияющих на него, но в настоящее время мы не знаем, на каком уровне это является настоящей проблемой, и это то, что мы хотим исследовать дальше в более клинически ориентированных тестах".
Long Jiang et al.CRISPR/Cas9-индуцированное повреждение ДНК обогащает мутации в p53-связанном интерактоме: последствия для терапии на основе CRISPR (аннотация).
Инактивирующие мутации р53 являются наиболее распространенными генетическими изменениями, встречающимися при раке. В данной работе мы показываем, что CRISPR/Cas9-индуцированные двухцепочечные разрывы ДНК обогащают клетки, дефицитные по p53, а также по генам основного взаимодействия CRISPR-p53 с опухолевыми супрессорами. Такое обогащение может предрасполагать к развитию рака и тем самым создавать проблему для клинического применения CRISPR. Транзиторное ингибирование р53 может подавить обогащение клеток этими мутациями.
Уровень ответа на повреждение ДНК, индуцированного sgRNA, влияет на обогащение клеток с дефицитом р53 и может быть важным параметром при конструировании sgRNA для ограничения обогащения клеток. Кроме того, анализ данных из >800 линий раковых клеток человека выявил дополнительные факторы, влияющие на обогащение мутировавших клеток р53, включая сильную исходную экспрессию CDKN1A как предиктор активной оси CRISPR-p53.
В совокупности эти данные позволяют получить подробную информацию о биологии р53 в контексте CRISPR-индуцированных повреждений ДНК и определить стратегии для более безопасного использования CRISPR.
