Welke CRISPR-genoombewerkingsmiddelen betekenen voor BRCA-borstkankeronderzoek

Meer dan 1 miljoen vrouwen hebben genetisch getest op BRCA1 en BRCA2, genen waarbij mutaties het risico op borst- en eierstokkanker bij het begin van de operatie drastisch kunnen verhogen. Maar voor veel vrouwen waren de testresultaten dubbelzinnig. Dat komt omdat het niet duidelijk is waar bepaalde genetische variaties onschadelijk zijn of kanker veroorzaken.

BRCA1 was een van de eerste ontdekte genen voor predispositie van kanker en het is al meer dan 20 jaar bestudeerd. Het gen produceert een eiwit dat DNA-schade herstelt, wat anders zou kunnen leiden tot de vorming van tumoren. Sinds de ontdekking ervan hebben onderzoekers en clinici vele genetische variaties in BRCA1 geïdentificeerd, maar voor de meeste van deze zijn we niet in staat om te bepalen of ze de functie van het gen aantasten - het risico op kanker verhogen - of dat ze volkomen ongevaarlijk zijn.

Ons onderzoeksteam werkt in het opkomende gebied van de genomische geneeskunde, dat de genetische informatie van een persoon gebruikt om voor te schrijven aan de zorg. We erkenden dat dergelijke "varianten van onzekere betekenis" de bruikbaarheid van genetische testen en de vooruitzichten voor genomische geneeskunde beperkten. We weten dat dit probleem waarschijnlijk nog zal verergeren, omdat verwacht wordt dat het aantal onzekere varianten in BRCA1 en andere "medisch bruikbare" genen exponentieel zal toenemen als genetische testen worden uitgebreid tot hele populaties.

In een studie zijn we begonnen met het toepassen van CRISPR genome editing om de uitdaging van deze varianten van onzekere betekenis op te lossen. CRISPR heeft een enorm potentieel omdat de technologie het onderzoekers mogelijk maakt om te sleutelen aan menselijke genen. CRISPR stelt ons in staat om zeer specifieke veranderingen, "bewerkingen" aan ons DNA aan te brengen - en dus de uitdrukking "genoombewerking".

Hoewel er veel onderzoeken zijn die CRISPR proberen te gebruiken om ziekten te behandelen, kan het ook worden gebruikt om specifieke mutaties te introduceren in menselijke cellen die in een schaal groeien, om na te gaan welke effecten deze mutaties op de cel hebben - bijvoorbeeld of ze ervoor zorgen dat een gen niet goed functioneert.

In onze studie gebruikten we CRISPR-genoombewerking om opzettelijk ongeveer 4.000 verschillende varianten van het BRCA1-gen in menselijke cellen te modelleren, bijna alle mogelijke varianten in de belangrijkste regio's van dit gen. Belangrijk is dat de overleving van de menselijke cellen die we gebruikten afhankelijk is van de intacte functie van het BRCA1-gen. Als gevolg hiervan konden de cellen die mutaties bevatten die de functie van het BRCA1-gen verstoorden, niet overleven. Aan de andere kant waren de cellen die mutaties bevatten die geen effect hadden op de functie van het BRCA1-gen prima in orde. Met behulp van DNA-sequencing hebben we bijgehouden welke mutaties werden geassocieerd met celdood versus celoverleving.

Toen we de mutaties die celdood veroorzaakten vergeleken met varianten waarvan bekend is dat ze het kankerrisico vergroten, hebben we gemerkt dat ze hetzelfde waren. Dit gaf ons het vertrouwen om te zeggen dat het gedrag van deze varianten in de cellen in de schaal voorspellend was voor het kankerrisico bij de mens.

Hoewel wetenschappers al vele jaren laboratoriumtests gebruiken om varianten in BRCA1 te testen, is ons werk om drie redenen anders.

Ten eerste hebben we veel meer varianten getest dan ooit getest, waaronder duizenden die nog nooit eerder zijn waargenomen, maar vrijwel zeker bestaan ​​in ten minste honderden levende mensen.

Ten tweede zijn historisch gezien BRCA1-varianten getest in genen die "uit de context" zijn genomen, met name alleen de DNA-sequenties bestudeerd die coderen voor het BRCA1-eiwit in plaats van de omringende sequenties die reguleren hoe het tot expressie wordt gebracht. CRISPR stelt ons in staat om voor de eerste keer de mutaties in het menselijk genoom zelf te creëren en te testen.

Tot slot, voor de honderden BRCA1-varianten die worden gezien bij patiënten waarbij we een goed idee hebben van het al dan niet verhogen van het risico op borst- en eierstokkanker, zijn onze voorspellingen op basis van onze CRISPR-studies vrijwel perfect. Dat wil zeggen, de varianten die verenigbaar zijn met celoverleving in onze test zijn goedaardig bij patiënten, terwijl de varianten die celoverleving in onze test nadelig beïnvloeden, kankerrisico veroorzaken. Dit geeft ons vertrouwen in onze voorspellingen voor andere varianten die nog nooit eerder zijn waargenomen maar onvermijdelijk zullen zijn, vooral omdat steeds meer vrouwen worden gescreend op mutaties in dit gen.

Vanwege deze sterke overeenkomst met gegevens over de "gouden standaard" die zijn afgeleid van studies bij mensen, voorspellen we dat onze resultaten kunnen worden gebruikt om betere antwoorden te bieden aan vrouwen met uitdagende varianten om te interpreteren in BRCA1. Dit omvat veel vrouwen die een verhoogd risico op kanker hebben, maar die eerder door genetische testen zijn gemist. Voor deze vrouwen kan deze kennis van wat hun mutaties betekenen, de medische zorg die zij ontvangen kritisch informeren.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation van Jay Shendure, Greg Findlay en Lea Starita. Lees hier het originele artikel.