Генетичните мутации могат да променят начина, по който функционират протеините, произведени от нашите гени, и могат да доведат до заболявания като рак. Сега изследователите са използвали технологията за редактиране на гени CRISPR/Cas 9 по по-рядко използван начин, произвеждайки тумори на рак на черния дроб, за да разберат по-добре генетичните мутации, които са в основата им.
Гените съдържат информацията, необходима за производството на протеини. Снаждането е процесът, чрез който РНК съобщение, копирано от информация, кодирана в ген, се редактира, преди да се използва като план за създаване на специфичен протеин.
Протеини, произхождащи от един ген, които са много сходни по функция, но с различни аминокиселинни последователности, се наричат изоформи. Генерирането на изоформа е начинът на тялото да специализира свойствата на ген или протеин. Различните изоформи могат да доведат до образуването на различни видове ракови тумори. Тези подтипове тумори са трудни за производство в лаборатория, което ги прави трудни за изследване.
За да се разбере по-добре как изоформите водят до създаването на различни видове рак на черния дроб, ново проучване използва инструмента за редактиране на гени CRISPR/Cas9, за да изследва как различните изоформи водят до развитието на различни туморни подтипове.
„Всички смятат, че ракът е само един вид“, каза Семир Беяз, съответен автор на изследването. „Но с различни изоформи можете да се окажете с подтипове рак, които имат различни характеристики.“
Изследователите са се насочили към един участък от миши ген, CTNNB1, използвайки CRISPR/Cas9. Генът CTNNB1 предоставя инструкции за създаване на протеин, наречен бета-катенин, който участва в регулирането и координацията на адхезията клетка към клетка и в генната транскрипция.
Предишни проучвания идентифицираха бета-катенина като мощен онкоген, ген, който може да трансформира здрава клетка в туморна клетка. Мутациите на гена CTNNB1 са свързани с широк спектър от ракови заболявания, включително рак на черния дроб и дебелото черво. Мутациите в екзон 3 на гена CTNNB1 – екзонът е участък от ДНК или РНК, който кодира протеини – са ключови за транскрипцията на гени, участващи в образуването на тумори.
В настоящото проучване изследователите искаха да определят как мутациите на бета-катенин са довели до развитието на туморни подтипове на рак на черния дроб, хепатоцелуларен карцином (HCC) и хепатобластом (HB). HCC е най-честият тип рак на черния дроб при възрастни, представляващ около 90% от всички ракови заболявания на черния дроб, докато HB е рядка форма на рак на черния дроб, често срещана при деца.
Обикновено технологията CRISPR/Cas9 се използва за инхибиране на генната функция чрез премахване на участъци от ДНК последователността (загуба на функция). Но тук, за първи път, изследователите са го използвали в изследване за увеличаване на функцията, за да създадат различни мутации, причиняващи рак, при мишки.
Използването на CRISPR/Cas9 по този начин стимулира протеиновата активност и съответно растежа на тумори. Чрез генетично секвениране на туморните подтипове, HCC и HB, изследователите установиха, че индуцираните от CRISPR/Cas9 изоформи на бета-катенин задвижват подтиповете чернодробен тумор.
„Успяхме да дефинираме тези изоформи, които [are] свързани с различни подвидове рак“, каза Беяз. „Това беше изненадващо откритие за нас.“
За да потвърдят, че тези изоформи са довели до мутация, изследователите тестваха дали могат да произведат подтипове рак на черния дроб при мишки, без да използват CRISPR. Откриха, че могат.
Проучването подчертава потенциала за използване на CRISPR/Cas9 в изследванията за увеличаване на функцията и създаде нов метод за моделиране на определени подтипове чернодробен тумор. Освен това допълнително демонстрира ролята, която екзон 3 играе в развитието на тумора и ползите от целевото пропускане на екзон.
Прескачането на екзон е терапия, която използва мутационно-специфичен антисенс олигонуклеотид (AON) – лабораторно направена част от ДНК или РНК, която може да се свърже със специфични РНК молекули – за индуциране на снаждане на РНК, което кара клетките да „прескачат“ дефектни или неправилно подредени екзони .
Изследователите се надяват, че техните открития могат да насочат бъдещите изследвания за нови терапевтични интервенции за рак.
„В крайна сметка това, което искаме да направим, е да намерим най-добрите модели за изучаване на биологията на рака, така че да можем да намерим лек“, каза Беяз.
Проучването е публикувано в Вестник по патология.
източник: Лаборатория Cold Spring Harbor
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
