根据格莱斯顿研究所的一项新研究发现，基因编辑技术CRISPR作为一种治疗原发性胶质母细胞瘤这种侵袭性和难以治疗的脑癌的治疗策略，显示出了早期的希望。使用一种被他们称为“癌症切碎”的新技术，研究人员将CRISPR编程为只存在于复发性肿瘤细胞中的重复DNA序列，然后通过剪切它们来消灭这些细胞。研究小组使用了一名患者的细胞系，该患者的胶质母细胞瘤在先前的治疗后复发，他们使用CRISPR来破坏肿瘤细胞，同时保留健康细胞。

“胶质母细胞瘤是最常见的致命脑癌，患者仍然没有任何好的治疗选择，”格莱斯顿大学领导这项研究的Christof Fellmann博士说。患者通常接受化疗、放疗和手术，但大多数在几个月内就复发了。我们想知道我们是否能做一些打破常规的事情来解决这个问题。”

寻找隐藏的密码

癌症治疗很少能杀死所有的肿瘤细胞。在胶质母细胞瘤中，与许多其他高度复发的癌症一样，逃避治疗的肿瘤细胞会产生多种基因适应或突变，从而使它们能够增殖。根据他们早期的研究，格拉德斯通团队推测，这些突变细胞具有独特的遗传特征，可以作为目标。

利用计算方法分析癌细胞的整个基因组，研究小组深入研究了非编码DNA，以识别所有这些DNA共享的重复代码，即使它们含有不同种类的突变。然后，有了这些数据，他们就能够将CRISPR引导到突变的癌细胞并摧毁它们。

Fellmann说:“我们认为CRISPR是通往一种新的治疗方法的门户，这种方法不会受到肿瘤细胞逃逸可能性的影响。癌症粉碎不仅对胶质母细胞瘤有潜力，对其他超突变肿瘤也有可能。”

这些发现发表在《Cell Reports》上。大部分工作是在格拉德斯通高级研究员Jennifer Doudna博士的实验室进行的，她是该论文的作者之一，因共同发现CRISPR-Cas9基因编辑技术而获得2020年诺贝尔化学奖。

胶质母细胞瘤（GBM）目前的治疗方案包括手术切除、放射治疗和替莫唑胺（TMZ）化疗，但残留肿瘤的生长仍会导致治疗抵抗和死亡。在复发时，所有胶质瘤中有四分之一到三分之一具有超突变基因组，其突变负担比正常组织中的要大几个数量级。

研究人员量化了一名患者的原发性和复发性GBM中的突变景观进展，并发现了可被Cas9靶向的重复元素。他们证明，CRISPR介导的高度重复位点的靶向能够快速消除GBM细胞，这种方法被称为“基因组撕碎”。重要的是，在患者的复发性GBM中，研究人员鉴定出了具有TMZ突变特征的独特重复序列，并证明通过CRISPR靶向这些序列能够特异性地清除癌细胞。这种“癌症切碎”的方法利用了非编码基因组和治疗诱导的突变特征，以靶向性地清除GBM细胞，为开发针对高突变胶质瘤的治疗方法提供了创新范式。

CRISPR的新角色

直到最近，CRISPR主要用于开发治疗方法或作为一种有价值的研究工具，而不是作为一种治疗方式本身。这种情况在11月中旬发生了变化，当时英国监管机构批准了首个基于CRISPR的疗法，该疗法旨在治疗镰状细胞病和地中海贫血。在美国，FDA预计将在12月初就同样的治疗方法发布一项决定。

格莱斯顿新研究背后的团队表示，要将他们有希望的发现转化为一种治疗方法，并准备在患者身上进行测试，还需要做很多工作。剩下的挑战包括确定如何将CRISPR传递给胶质母细胞瘤患者，以及如何确保没有意外的脱靶效应。

尽管有这些未解之谜，第一作者I-Li Tan表示，她对这种困扰科学家十多年的疾病充满希望。I-Li Tan博士在Doudna的格莱斯顿实验室做博士后研究员时完成了这项研究，并在攻读博士学位时专注于脑癌。

“我们今天对胶质母细胞瘤及其生物学有了很多了解，但治疗方案并没有改善，”Tan说。“现在我们有了一种精确的方法来瞄准导致癌症的细胞，我们希望有一天这可能会导致治愈。”

Targeting the non-coding genome and temozolomide signature enables CRISPR-mediated glioma oncolysis