研究人员实现精准修正胶质瘤致癌基因突变

胶质瘤（Glioblastoma, GBM)）是一种严重威胁人类康健的脑部恶性肿瘤，现在尚缺乏有效的防治手段，以往的研究报道83%原发性胶质瘤携带端粒酶基因（TERT）启动子区域的致癌突变（Killela PJ, et al.PNAS 2013, PMID: 23530248），该突变重新激活端粒酶基因表达，驱动肿瘤的恶性希望，精准修正端粒酶基因启动子区域的致癌突变是治疗胶质瘤的潜在靶点。

端粒（Telomere）位于真核细胞染色体末了，由碱基重复序列和联合卵白组成，已知的端粒的功效是防止染色体DNA降解、末了融合。正常细胞线性DNA复制时5'末了消失，随着细胞不停增殖，端粒逐渐缩短，当端粒缩至一定水平，染色体变得不稳定，导致细胞发生衰老和癌变。端粒酶（Telomerase）是端粒DNA的逆转录酶，以RNA为模板、端粒3'末了为引物，合成端粒重复序列，维持染色体端粒DNA的长度。人体正常细胞中端粒酶活性很低，随着细胞破裂端粒不停缩短，直至细胞停止破裂或死亡。恶性肿瘤细胞为了满足无限增殖的需要，通过端粒酶基因启动子区域突变和端粒替代加长（Alternative lengthening of telomeres, ALT）两种机制维持染色体端粒的长度，制止细胞衰老。

CRISPR-Cas9系统由原核获得性免疫系统革新而来，可用于编辑真核细胞的基因组DNA序列。依据宿主泉源的差别，Cas9卵白可分为Streptococcus pyogenes Cas9(SpCas9)、Staphylococcus aureus Cas9(SaCas9)、Campylobacter jejuni Cas9(CjCas9) 等差别的种类。为了制止修复Cas9介导的DNA双链断裂时造成的碱基错配，研究人员在2017年研发出一套依赖于腺嘌呤脱氨酶和SpCas9切口酶活性的碱基编辑系统（Gaudelli NM, et al.Nature2017, PMID: 29160308），本研究在此基础上用基因编码序列较短的CjCas9切口酶替换原来的SpCas9切口酶，以便使用包装容量有限的腺相关病毒载体表达腺嘌呤脱氨酶和CjCas9切口酶的融合卵白，并把该融合卵白命名为空肠弯曲菌腺嘌呤碱基编辑器（Campylobacter jejuniadeninebase editor, CjABE）。腺相关病毒表达载体具有免疫原性低、宿主细胞类型广谱、表达时间持久等优点，本研究使用腺相关病毒作为碱基编辑器CjABE的表达载体，精准修正胶质瘤细胞端粒酶基因启动子区域的致癌突变。原位注射表达CjABE的腺相关病毒能够有效抑制小鼠移植瘤的生长并延长荷瘤小鼠的生存时间（如图），提示使用CjABE精准修正胶质瘤细胞端粒酶基因启动子区域的致癌突变具有潜在的临床应用价值。

生物物理所为该研究的第一完成单元，李新建和吕志民为论文的配合通讯作者，钱旭为并列第一作者。

图：研究人员使用腺相关病毒（Adeno-associated virus, AAV）载体表达空肠弯曲菌腺嘌呤碱基编辑器（Campylobacter jejuniadenine base editor, CjABE），CjABE可精准修正胶质瘤（Glioblastoma, GBM)）细胞端粒酶基因（TERT）启动子区域的致癌突变。原位注射表达CjABE的腺相关病毒可有效抑制小鼠移植瘤生长并延长荷瘤小鼠的生存时间。

泉源：中国科学院生物物理研究所