Vilken CRISPR-genomredigeringsmedel som används för BRCA-bröstcancerprovning

Mer än 1 miljon kvinnor har haft genetisk testning av BRCA1 och BRCA2, gener där mutationer kan dramatiskt öka risken för bröst- och äggstockscancer i början av början. Men för många kvinnor har testresultaten varit tvetydiga. Det beror på att det inte är klart om vissa genetiska variationer är ofarliga eller orsakar cancer.

BRCA1 var bland de första cancerpreceptionsgenerna som upptäcktes, och det har studerats i över 20 år. Genen producerar ett protein som reparerar DNA-skador, vilket annars skulle leda till bildandet av tumörer. Sedan dess upptäckte, har forskare och kliniker identifierat många genetiska variationer i BRCA1, men för de flesta av dessa kan vi inte berätta om de påverkar genens funktion - ökar risken för cancer - eller om de är helt ofarliga.

Vårt forskargrupp arbetar inom det framväxande området för genommedicin, som använder en persons genetiska information för att ordna vård. Vi inser att sådana "varianter av osäker betydelse" begränsade nyttan av genetisk testning och utsikterna för genommedicin. Vi vet att problemet sannolikt kommer att förvärras, eftersom antalet osäkra varianter i BRCA1 och andra "medicinskt verkningsbara" gener förväntas växa exponentiellt, eftersom genetisk testning utökas till hela populationen.

I en studie satte vi fram att tillämpa CRISPR genom redigering för att lösa utmaningen som orsakas av dessa varianter av osäker betydelse. CRISPR har enorm potential eftersom tekniken gör att forskare som vi kan tinker med mänskliga gener. CRISPR tillåter oss att göra väldigt specifika förändringar, "redigeringar" till vårt DNA - så uttrycket "genomreaktion".

Även om det finns många studier som försöker använda CRISPR för att behandla sjukdom, kan det också användas för att införa specifika mutationer i humana celler som växer i en maträtt för att studera vilka effekter dessa mutationer har på cellen - till exempel, oavsett om de orsakar funktionsfel eller inte.

I vår studie använde vi CRISPR genom redigering för att medvetet kunna konstruera cirka 4000 olika varianter av BRCA1-genen i humana celler, nästan alla möjliga varianter i de viktigaste regionerna i denna gen. Viktigt är att överlevnaden av de mänskliga cellerna som vi använde beror på intakt funktion hos BRCA1-genen. Som ett resultat kunde cellerna som innehöll mutationer som störde funktionen av BRCAl-genen inte överleva. Å andra sidan var cellen som innehöll mutationer som inte hade någon effekt på BRCAl-genens funktion bara bra. Med användning av DNA-sekvensering spårade vi vilka mutationer som var associerade med celldöd vs cellöverlevnad.

När vi jämförde mutationerna som orsakade celldöd till varianter som är kända för att öka cancerrisken såg vi att de var samma. Detta gav oss förtroendet att säga att beteendet hos dessa varianter i cellerna i skålen var förutsägande för cancerrisk hos människor.

Även om forskare har använt laboratorieanalyser för att testa varianter i BRCA1 under många år, är vårt arbete annorlunda av tre skäl.

Först testade vi många fler varianter än någonsin testats, inklusive tusentals som aldrig har observerats tidigare men nästan säkert finns i minst hundratals levande människor.

För det andra har historiskt BRCA1-varianter testats i gener som tagits "out of context" - specifikt studerar endast DNA-sekvenserna som kodar för BRCA1-proteinet i stället för de omgivande sekvenserna som reglerar hur det uttrycks. CRISPR tillåter oss för första gången att skapa och testa mutationerna i själva humant genomet.

Slutligen, för hundratals BRCA1-varianter som ses hos patienter där vi har en bra känsla för huruvida de ökar risken för bröst- och äggstockscancer, är våra förutsägelser baserade på våra CRISPR-studier nästan helt korrekta. Det vill säga varianterna som är kompatibla med cellöverlevnad i vår analys är godartade hos patienter, medan de varianter som försämrar cellöverlevnad i vår analys orsakar cancerrisk. Detta ger oss förtroende för våra förutsägelser för andra varianter som aldrig tidigare observerats men oundvikligen kommer att bli, särskilt när fler och fler kvinnor screenas för mutationer i denna gen.

På grund av detta starka överenskommelse med "guldstandard" -data från mänskliga studier förutspår vi att våra resultat kan användas för att ge bättre svar på kvinnor med utmanande tolkningsvarianter i BRCA1. Detta inkluderar många kvinnor som har ökad risk för cancer, men skulle tidigare ha blivit missade av genetisk testning. För dessa kvinnor kan denna kunskap om vad deras mutationer betyder kritiskt informera den medicinska vården som de får.

Den här artikeln publicerades ursprungligen på The Conversation av Jay Shendure, Greg Findlay och Lea Starita. Läs den ursprungliga artikeln här.