Quale metodo di modifica del genoma CRISPR per il test del cancro al seno BRCA

Più di 1 milione di donne hanno avuto test genetici di BRCA1 e BRCA2, geni in cui le mutazioni possono aumentare drasticamente il rischio di tumore al seno e alle ovaie ad esordio precoce. Ma per molte donne, i risultati del test sono stati ambigui. Questo perché non è chiaro dove certe variazioni genetiche siano innocue o causino il cancro.

BRCA1 è stato scoperto tra i primi geni di predisposizione al cancro ed è stato studiato per oltre 20 anni. Il gene produce una proteina che ripara il danno al DNA, che altrimenti potrebbe portare alla formazione di tumori. Fin dalla sua scoperta, ricercatori e clinici hanno identificato molte variazioni genetiche nel BRCA1, ma per la maggior parte di questi non siamo in grado di dire se compromettono la funzione del gene - aumentando il rischio di cancro - o se sono perfettamente innocui.

Il nostro gruppo di ricerca lavora nel campo emergente della medicina genomica, che utilizza le informazioni genetiche di un individuo per prescrivere cure. Abbiamo riconosciuto che tali "varianti di significato incerto" limitavano l'utilità dei test genetici e le prospettive della medicina genomica. Sappiamo che il problema è destinato a peggiorare, dal momento che il numero di varianti incerte nel BRCA1 e in altri geni "attuabili dal punto di vista medico" è destinato a crescere esponenzialmente man mano che i test genetici vengono estesi a intere popolazioni.

In uno studio, abbiamo deciso di applicare l'editing del genoma CRISPR per risolvere la sfida posta da queste varianti di significato incerto. CRISPR ha un enorme potenziale perché la tecnologia consente ai ricercatori come noi di armeggiare con i geni umani. CRISPR ci consente di apportare modifiche molto specifiche, "modifica" al nostro DNA - quindi la frase "modifica del genoma".

Sebbene ci siano molti studi che stanno tentando di usare CRISPR per trattare la malattia, può anche essere usato per introdurre specifiche mutazioni in cellule umane che crescono in un piatto, allo scopo di studiare quali effetti hanno queste mutazioni sulla cellula - per esempio, indipendentemente dal fatto che causino il malfunzionamento di un gene.

Nel nostro studio, abbiamo utilizzato l'editing del genoma CRISPR per ingegnare deliberatamente circa 4000 diverse varianti del gene BRCA1 in cellule umane, quasi tutte le possibili varianti nelle regioni più importanti di questo gene. È importante sottolineare che la sopravvivenza delle cellule umane che abbiamo usato dipende dalla funzione intatta del gene BRCA1. Di conseguenza, le cellule contenenti mutazioni che interrompevano la funzione del gene BRCA1 non erano in grado di sopravvivere. D'altra parte, la cellula contenente mutazioni che non hanno avuto alcun effetto sulla funzione del gene BRCA1 andava bene. Utilizzando il sequenziamento del DNA, abbiamo rintracciato quali mutazioni erano associate alla morte cellulare rispetto alla sopravvivenza cellulare.

Quando abbiamo confrontato le mutazioni che hanno causato la morte cellulare a varianti note per aumentare il rischio di cancro, abbiamo notato che erano uguali. Questo ci ha dato la sicurezza di affermare che il comportamento di queste varianti nelle cellule del piatto era predittivo del rischio di cancro negli esseri umani.

Sebbene gli scienziati abbiano utilizzato analisi di laboratorio per testare le varianti in BRCA1 per molti anni, il nostro lavoro è diverso per tre motivi.

Innanzitutto, abbiamo testato molte più varianti di quante ne siano mai state testate, incluse migliaia che non sono mai state osservate prima, ma che quasi certamente esistono in almeno centinaia di esseri umani viventi.

In secondo luogo, storicamente, le varianti BRCA1 sono state testate in geni presi "fuori contesto", in particolare studiando solo le sequenze di DNA che codificano la proteina BRCA1 piuttosto che le sequenze circostanti che regolano il modo in cui viene espressa. CRISPR ci consente, per la prima volta, di creare e testare le mutazioni nel genoma umano stesso.

Infine, per le centinaia di varianti di BRCA1 osservate in pazienti in cui abbiamo una buona idea di aumentare o meno il rischio di cancro al seno e alle ovaie, le nostre previsioni basate sui nostri studi CRISPR sono quasi perfettamente accurate. Cioè, le varianti compatibili con la sopravvivenza cellulare nel nostro dosaggio sono benigne nei pazienti, mentre le varianti che compromettono la sopravvivenza cellulare nel nostro dosaggio causano il rischio di cancro. Questo ci dà fiducia nelle nostre previsioni per altre varianti che non sono mai state osservate prima, ma inevitabilmente lo saranno, in particolare perché sempre più donne vengono sottoposte a screening per le mutazioni in questo gene.

A causa di questo forte accordo con i dati "gold standard" derivati ​​dagli studi sull'uomo, prevediamo che i nostri risultati possano essere utilizzati per fornire risposte migliori alle donne con varianti stimolanti all'interpretazione in BRCA1. Ciò include molte donne che hanno un rischio elevato di cancro, ma che in precedenza non erano state rilevate dai test genetici. Per queste donne, questa conoscenza di cosa significano le loro mutazioni può informare criticamente le cure mediche che ricevono.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Jay Shendure, Greg Findlay e Lea Starita. Leggi l'articolo originale qui.