瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）巴塞尔分校的研究人员近期报告称，他们利用CRISPR-Cas技术解码了细胞基因组中突变如何影响细胞功能。通过这一新方法，研究团队可以在培养皿中生成成千上万种携带不同基因变异的细胞，并确定其中哪些变异会促进癌症的发展。这一研究成果发表于《Nature Biotechnology》期刊，论文标题为《基于碱基和引导编辑的基因变异多模式扫描》（"Multimodal scanning of genetic variants with base and prime editing"），由ETH教授兰德尔·普拉特博士（Randall Platt）领衔。
研究人员解释道：“突变扫描将遗传变异与表型关联起来，使蛋白质功能、相互作用和变异致病性的研究成为可能。”然而，目前的技术在高通量情况下，无法有效地在细胞的内源位点上设计多样的遗传变异组合。为此，普拉特团队结合了碱基编辑和引导编辑两种CRISPR-Cas方法，对上皮生长因子受体基因（EGFR）进行了突变扫描，以评估不同变异在肿瘤形成和抗酪氨酸激酶抑制剂（TKI）方面的作用。
科学家们此前已有技术对细胞基因组进行单一突变，但ETH团队在两个人类细胞系中将一个基因进行了超过五万种不同的修改，生成了相应数量的细胞变异体，并进一步测试了这些细胞的功能。作为概念验证，他们选择了EGFR基因进行实验。该基因与多种癌症的发生密切相关，包括肺癌、脑癌和乳腺癌。
为了实现对EGFR基因中几乎所有相关变异的系统性生成，研究团队首先识别出该基因中的癌症相关区域。这些区域的突变可能导致健康细胞癌变，或使癌细胞对药物产生抗性或敏感性。由于单独的碱基编辑无法生成所有这些变异，研究人员引入了引导编辑技术，以补充和扩展生成的基因变异范围。
随后，研究人员分析了这些变异细胞。在EGFR基因的十种变异中，他们能够首次证实其对癌症进程的显著作用，并具体描述了这些作用：有些变异可能会推动癌症的发生，而另一些则可能导致癌症对某些药物产生抗药性。研究过程中，ETH团队还发现了一种潜在的新机制，展示了EGFR基因突变如何诱发癌症。此外，他们还首次发现了六种未曾报道的、可能与癌症有关的基因变异。
研究团队总结道：“我们开发了一种多模式精准编辑和引导编辑的突变扫描框架，以高精度和单核苷酸分辨率研究遗传元素。”这项新方法揭示了EGFR基因的激活机制及其对临床TKI药物的抗性机制，未来有望为临床决策提供指导。研究人员还展望，这种多模式突变扫描方法可以在更广泛的基因元素中应用，以深入解读尚未发现的基因变异在临床中的意义。
参考文献：https://www.nature.com/articles/s41587-024-02439-1
编辑：王洪
排版：李丽
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