CRISPR是如何对抗乳腺癌的

从被发现的那一刻起，CRISPR-Cas9就以其革命性的精确基因编辑能力占据了新闻头条。但是，使用导向RNA（gRNA）靶向特定核苷酸序列的基本原理开辟了一个广泛的可能性，不仅仅是编辑DNA的单个片段。实际上，gRNA是一个搜索核酸宇宙的搜索引擎。创新型初创公司和研究人员正在为这一新功能寻找强大的用途。

“CRISPR的应用是无限的。扭转生物科学. 她相信一些最重要的早期用例将出现在诊断中。“CRISPR诊断使用了导向RNA的全部功能，但它们不会编辑基因组，因此诸如非目标编辑之类的问题就不那么麻烦了。”

CRISPR诊断领域的领先者是拥有SHERLOCK平台的布罗德研究所(Broad Institute)，以及由CRISPR先驱珍妮弗•杜德纳(Jennifer Doudna)联合创立的Mammoth Biosciences。杜德纳最近获得了2300万美元的A轮融资。这两个平台都是围绕gRNA搜索引擎构建的。

那么，它们是如何工作的呢？比如说，你想开发一种癌症突变的CRISPR诊断。首先，你要确定一个仅出现在突变癌细胞中的核苷酸序列。然后，你将合成与此核苷酸序列完全互补的gRNA，这样只有当样本包含癌细胞的独特特征时，它才会与遗传样本结合。每当gRNA发现该特征序列时，CRISPR相关酶（如Cas12）确认gRNA已找到正确的序列。然后，他们切割样本核酸链以及周围溶液中的“报告分子”。当这些报告分子被CRISPR相关酶切割时，它们被编程释放特定的颜色。溶液中指定颜色的外观表明样本中存在癌细胞。

猛犸生物科学和布罗德研究所都打算提供纸质诊断测试，在这种测试中，应用于检测卡的样本会引起与怀孕测试类似的可见颜色变化。无论在医院，在护理点，甚至在家里，这些测试都将是负担得起且易于使用的。最棒的是，他们可以在一个小时内交付结果。这种快速的结果不仅可以改善病人的护理，还可以帮助诊断复杂的疾病，如乳腺癌。

引导rna可以合成到几乎任何核苷酸序列。因此，人体中的任何核酸序列都可以被探测到，比如病毒基因组、细菌中产生抗生素耐药性的基因，或者更重要的是导致癌症的突变。这种多功能性是gRNA在基础研究中找到创新用途的一个重要原因。

科学家经常研究遗传原因不明的疾病。确定在特定疾病中起作用的基因可以为探索这些基因的作用或疾病过程的整个途径提供额外的实验。研究人员通常通过产生和筛选突变细胞群体来识别感兴趣的基因。CRISPR极大地简化了这项任务，因为最先进的gRNA合成技术允许研究人员精确跟踪广泛的突变种类。例如，最近发表的一项研究发表在《自然》杂志上在基于crispr的突变实验中使用了Twist Bioscience DNA，这对未来的乳腺癌治疗具有重要意义。

乳腺癌1型和2型易感蛋白BRCA1和BRCA2是人体修复细胞DNA损伤工具包的组成部分。不幸的是，当这两种蛋白质的突变损害其功能时，修复复合物开始错误地修复DNA，导致遗传性乳腺癌和卵巢癌（HBOC）综合征。HBOC极大地增加了女性患乳腺癌和卵巢癌的风险以及男性患前列腺癌的风险。据估计，在普通人群中，每500-1000人中就有1人具有潜在的致病性BRCA1或BRCA2突变。

在健康细胞中，BRCA1和BRCA2执行DNA损伤修复。在BRCA1或BRCA2突变的肿瘤细胞中，其他蛋白质被称为执行DNA损伤修复。通过阻断两种重要的DNA修复蛋白PARP1和PARP2的功能，研究人员可以迫使乳腺癌肿瘤进入细胞凋亡的死亡过程。这一发现促使了许多parp抑制药物的开发。

然而，癌细胞突变很快，在许多情况下，晚期乳腺癌患者对PARP抑制剂产生了抗药性。《自然》杂志上这项研究的作者们准确地探究了什么样的突变会导致对PARP抑制剂的抗性。利用CRISPR-Cas9 DNA编辑技术和Twist Bioscience制作的gRNAs密集文库，他们在PARP基因上实现了突变。然后，他们对具有PARP抑制剂抗性的突变体进行了分类，并使用下一代测序技术对它们进行了检测。

这项研究最具医学意义的发现可能是，具有不同PARP突变的细胞对不同的化疗治疗表现出不同的反应。这对PARP抑制剂耐药癌症患者具有重要意义。在这项研究的基础上，如果医学界能够充分理解PARP突变与化疗之间的关系，那么可以通过简单筛选患者的PARP基因型来选择最佳化疗方案，从而增加成功治疗的可能性。

随着CRISPR成为生物工程和研究的重要工具之一，高质量的gRNA分子变得越来越重要。编码PARP抑制剂研究中使用的489个指南的寡核苷酸DNA由Twist Bioscience合成，该公司为CRISPR实验提供市场领先的合成DNA和寡核苷酸库。

寡核苷酸库是高度多样化的寡核苷酸集合，在许多应用中都很有用，包括CRISPR-gRNA文库的生成和高通量报告分析。这些应用的成功依赖于低聚物合成过程的精度和均匀性。Twist Bioscience独特的合成技术提供了业界领先的低错误率和统一的序列表示，以产生高质量的定制寡核苷酸库，实现高效CRISPR筛选

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