來自西班牙國立癌癥研究中心(CNIO)和西班牙國家心血管研究中心(CNIC)的科學家們，第一次在人類細胞中重現(xiàn)了與兩種癌癥類型：急性髓性白血病和尤文氏肉瘤（Ewings sarcoma）相關(guān)的染色體易位。發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，為開發(fā)出新的治療靶點來對抗這些類型的癌癥開啟了大門。

這項研究是由CNIO分子細胞遺傳學研究小組的Sandra Rodriguez-Perales，以及CNIC病毒載體技術(shù)部的Juan Carlos Ramírez及Raúl Torres共同完成。研究人員證實了，可以在人類細胞中生成與白血病和其他人類癌癥類型中觀察到的、遺傳特征相同的染色體改變。

利用分子工具來操控基因組，基于此這項新技術(shù)具有兩個主要的優(yōu)點：首先，提供了從前未有的研究腫瘤生物學的工作模型；其次，它們的應用將最終促成研究新的治療靶點和治療方法。

腫瘤的形成歸因于細胞生理學，尤其是細胞基因組的多重改變。在白血病和肉瘤中，不同的染色體之間發(fā)生大片段DNA交換，這一現(xiàn)象就稱作為染色體易位。研究的作者們指出，這些易位是許多腫瘤形成過程產(chǎn)生和發(fā)展的必要條件。

“由于缺乏細胞模型和合適的動物模型，到目前為止研究這類腫瘤一直是個棘手的問題，”CNIC研究人員Juan Carlos Ramírez說。難以生成這些染色體易位限制了獲得帶有這種疾病標志的細胞。

打斷染色體來研究癌癥

CNIO和CNIC的研究人員證實，利用CRISPR/Cas9基因組工程技術(shù)可以獲得這樣的染色體易位（延伸閱讀：北京大學Cell Res發(fā)表CRISPR研究新成果 ）。通過這種方式，他們成功地在來自血液和間質(zhì)組織的人類干細胞中，重現(xiàn)出了與急性髓性白血病或尤文氏肉瘤患者中觀察到的相同的染色體易位。

CNIO研究人員Sandra Rodríguez-Perales說：“憑借這一突破，可以生成具有與患者腫瘤細胞中觀察到的一樣遺傳改變的細胞模型，將使得我們能夠研究它們在腫瘤形成中的作用。以這種方式，可以通過實驗重演出正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎囊恍┲陵P(guān)重要的后續(xù)步驟。”

利用于2013年初開發(fā)出的這種強大的RNA引導核酸酶(RNA-Guided Endonuclease,RGEN)工具，研究人員曾在包括人類細胞在內(nèi)的真核細胞中實現(xiàn)基因操作。它是基于設(shè)計出與20個核苷酸DNA區(qū)域互補的特異性小RNA (RNAsg)分子。RNAsg結(jié)合到DNA上充當信號，引導Cas9酶切割標記DNA的邊緣。這一系統(tǒng)非常的特異且高效，可在研究人員的目的位點實現(xiàn)對DNA雙螺旋鏈的切割。

Rodríguez-Perales、Torres和Ramírez證實，通過將RGEN元件轉(zhuǎn)移到人類細胞中，可以標記出某些腫瘤中的交換染色體區(qū)域，由此對這些染色體進行切割。

“當DNA修復機器試圖修復這些切口時，它會驅(qū)使兩條不同的染色體之間易位，在許多病例中都涉及兩條染色體之間的相互易位，”CNIC研究人員Raúl Torres說。

研究作者們說，利用這一技術(shù)還將能夠闡明染色體易位的發(fā)生機制及原因，這無疑將促成新的抗癌治療策略。