Theranostics:首次应用CRISPR/Cas9系统特异靶向KRAS G12S肿瘤突变 | CNGBdb支撑发表科研成果

2020-10-13 108文献解读

2020年4月,深圳华大生命科学研究院的高千千博士及团队成员在生物医学1区杂志《Theranostics》(IF=8.579)发表其最新研究成果:分别从基因敲除和转录抑制方面特异地靶向KRAS-G12S突变,抑制肿瘤生长。此项研究展示了CRISPR系统用于靶向肿瘤驱动基因从而治疗肿瘤的潜力。

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支持此项研究的数据已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP00000672

研究背景

KRAS是肿瘤中发生突变最多的原癌基因之一。由于KRAS与GTP/GDP的高亲和力(picomolar)以及KRAS蛋白相对光滑的蛋白结构,使得其在蛋白层面缺少靶向位点。而在基因层面如何靶向KRAS,则成为一个非常吸引人的问题。

目前已有相关研究初步证明了利用CRISPR/Cas9系统特异性阻断突变肿瘤的策略。KRAS-G12V、KRAS-G12D和KRAS-G13D也被CRISPR/Cas9系统作为控制肿瘤生长的靶点。尽管如此,但G12S突变在直肠癌、大肠腺癌和结直肠癌中的发生率高于其他癌症类型,却尚未被CRISPR系统作为目标。

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研究内容

研究团队使用CRISPR/SpCas9基因编辑系统和dCas9-KRAB转录抑制系统,分别从基因敲除和转录抑制层面,靶向KRAS-G12S驱动突变。

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当在瘤内分别注射这两个系统后,G12S突变的肿瘤生长受到明显抑制,且基因敲除系统比起转录抑制系统抑瘤效果更加显著。同时,无G12S突变的肿瘤的生长不受影响。

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在此基础上,研究团队分析了31555个SNP突变。通过PAM序列分析,发现选出的Top20的肿瘤驱动突变均可被CRISPR系统(SpCas9,SaCas9,LbCpf1)靶向编辑,且SpCas9和SaCas9比起LbCpf1可被编辑率更高。该分析流程可以用来寻找包含驱动突变的PAM序列,以及合适的靶向位点。

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研究意义

该研究利用CRISPR系统的单碱基识别特性,实现了特异性靶向肿瘤驱动突变进而抑制肿瘤生长,而不会对不含该突变的正常组织产生影响,为未来临床治疗含有驱动突变的肿瘤提供了新思路。

补充阅读:CRISPR/Cas9课程回顾

上述文章的共同通讯作者和并列第一作者高千千博士教你如何应用CRISPR/Cas9!

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参考文献:
Gao Q, Ouyang W, Kang B, et al. Selective targeting of the oncogenic KRAS G12S mutant allele by CRISPR/Cas9 induces efficient tumor regression[J]. Theranostics, 2020, 10(11): 5137. 
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