Генетические мутации могут изменить то, как функционируют белки, вырабатываемые нашими генами, и могут привести к таким заболеваниям, как рак. Теперь исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR/Cas 9 менее распространенным способом, создавая опухоли рака печени, чтобы лучше понять лежащие в их основе генетические мутации.
Гены содержат информацию, необходимую для производства белков. Сплайсинг — это процесс, при котором сообщение РНК, скопированное из информации, закодированной в гене, редактируется перед тем, как оно будет использовано в качестве схемы для создания определенного белка.
Белки, происходящие из одного гена, которые очень похожи по функциям, но имеют разные аминокислотные последовательности, называются изоформами. Генерация изоформ — это способ организма специализировать свойства гена или белка. Различные изоформы могут приводить к образованию различных типов раковых опухолей. Эти подтипы опухолей трудно получить в лаборатории, что затрудняет их изучение.
Чтобы лучше понять, как изоформы приводят к возникновению различных типов рака печени, в новом исследовании использовали инструмент редактирования генов CRISPR. /Cas9, чтобы изучить, как разные изоформы приводят к развитию разных подтипов опухоли.
«Все думают, что рак – это всего лишь один из его типов, – – говорит Семир Бейаз, автор исследования. «Но с разными изоформами вы можете получить подтипы рака с разными характеристиками».
Исследователи нацелились на один участок гена мыши, CTNNB1, с помощью CRISPR/Cas9. Ген CTNNB1 предоставляет инструкции по созданию белка под названием бета-катенин, который участвует в регуляции и координации межклеточной адгезии и в транскрипции генов.
Предыдущие исследования идентифицировали бета-катенин как мощный онкоген, ген, который может трансформировать здоровую клетку в опухолевую. Мутации гена CTNNB1 связаны с широким спектром онкологических заболеваний, включая рак печени и толстой кишки. Мутации в экзоне 3 гена CTNNB1 (экзон представляет собой участок ДНК или РНК, кодирующий белки) являются ключевыми для транскрипции генов, участвующих в формировании опухоли.
В текущем исследовании исследователи хотели определить, как мутации бета-катенина влияют на развитие подтипов рака печени, гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) и гепатобластомы (ГБ). ГЦР — наиболее распространенный тип рака печени у взрослых, на который приходится около 90% всех случаев рака печени, а ГБ — редкая форма рака печени, часто встречающаяся у детей.
Обычно технология CRISPR/Cas9 используется для ингибирования функции гена путем удаления участков последовательности ДНК (потеря функции). Но здесь исследователи впервые применили его в исследовании усиления функции для создания различных вызывающих рак мутаций у мышей.
Использование CRISPR/Cas9 таким образом стимулировало активность белка и, следовательно, рост опухолей. Путем генетического секвенирования подтипов опухолей, ГЦК и ГВ, исследователи обнаружили, что изоформы бета-катенина, индуцированные CRISPR/Cas9, определяют подтипы опухолей печени.
«Мы смогли определить те изоформы, которые [являются] связаны с различными подтипами рака», — сказал Бейаз. «Для нас это было неожиданным открытием».
Чтобы подтвердить, что эти изоформы привели к мутации, исследователи проверили, могут ли они производить подтипы рака печени у мышей без использования CRISPR. Они обнаружили, что могут.
Исследование подчеркивает потенциал использования CRISPR/Cas9 в исследовании усиления функции и создало новый метод моделирования определенных подтипов опухолей печени. Это также дополнительно демонстрирует роль экзона 3 в развитии опухоли и преимущества целевого пропуска экзона.
Пропуск экзона – это терапия, в которой используется специфический для мутации антисмысловой олигонуклеотид (AON) – лабораторный образец ДНК или РНК, которые могут связываться с определенными молекулами РНК, чтобы вызвать сплайсинг РНК, который заставляет клетки «пропускать» дефектные или смещенные экзоны.
Исследователи надеются, что их результаты могут направить будущие исследования в области новых терапевтических вмешательств для рака.
«В конечном счете, мы хотим найти лучшие модели для изучения биологии рака, чтобы мы могли найти лекарство», — сказал Бейаз.
Исследование было опубликовано в The Journal of Pathology.
