今日，來自耶魯大學（Yale University）系統生物學研究所的 Sidi Chen 教授團隊與瑞士的 Randall Platt 教授課題組合作，用 CRISPR 技術，成功找到了導致膠質母細胞瘤的關鍵基因突變。這項研究發表在了《自然》子刊《Nature Neuroscience》上。

膠質母細胞瘤是一種惡性腦腫瘤，極難治療。據估計，在確診后，約一半的患者只能活上 1 -1.5 年。不幸的是，我們非但沒有治療這種疾病的好方法，甚至連它背后的原因都沒有摸清。目前，生物學家們知道有超過 223 條基因和這個疾病有關。但我們不知道哪幾條基因，或者是哪些基因的組合會導致這些癌癥。這也是 Chen 教授團隊的研究重點。

在耶魯大學，Chen 教授的研究重點在于開發新型工具，并將它們應用于下一代的癌癥遺傳學、基因組學、以及系統生物學。這些工具有助于解決癌癥病發、進展、轉移等一系列問題，并可以為潛在的治療方案提供洞見。

▲該研究的篩選手段（圖片來源：《Nature Neuroscience》）

為了尋找到會導致膠質母細胞瘤的基因突變，Chen 教授團隊利用 CRISPR 基因編輯技術，開發了一種全新的篩選手段。首先，他們在數據庫中找到了人類腦癌中常見的基因突變，并由此構建了一套 sgRNA 庫，用于 CRISPR 編輯。隨后，他們使用了腺相關病毒（AAV）技術，將這些能突變特定基因的系統引入到了小鼠腦內。之后，他們觀察這些小鼠是否會出現膠質母細胞瘤的癥狀。由這些發病的小鼠，研究人員能反推出哪些基因突變會誘發這種致命腦瘤。

如他們所料，不少小鼠都出現了膠質母細胞瘤。對于這些大腦組織的后續測序分析，研究人員們發現一些基因突變特別常見。Pten、Nf1、B2m、Trp53 等參與到細胞周期、免疫調控、以及 DNA 修復與復制的基因，突變的頻率更是要超過 70%。這些結果表明了這些基因在膠質母細胞瘤的病發中或許起到了關鍵作用。

▲一些基因突變在組織樣本中很常見（圖片來源：《Nature Neuroscience》）

由于 CRISPR 技術的和，研究人員能夠一次讓多條基因產生突變。這也讓他們得以分析不同的基因突變組合在膠質母細胞瘤里的影響。在分析中，研究人員一共評估了超過 1500 種突變組合。其中，B2m–Nf1、Mll3–Nf1、以及 Zc3h13–Rb1 這些基因組合被認為是誘發腦瘤的主要共同驅動因素。

除了找到潛在的致癌因素外，這項研究還為治療提供了洞見。研究人員想要知道，這些基因突變是否會影響腦瘤的治療。因此，他們為不同的突變小鼠進行了替莫唑胺（temozolomide）化療，觀察這些小鼠的治療成效。實驗發現，帶有 Zc3h13 或 Pten 突變的小鼠，對化療的反應尤其差。這或許能為膠質母細胞瘤的治療提供新思路——如果患者體內帶有這些突變，醫生就應當考慮化療外的治療方案。

▲膠質母細胞瘤這種頑疾，有望迎來個體化的治療方案（圖片來源：維基百科）

“我們已經對人類癌癥基因組進行了測序，有數千個新基因突變和癌癥到了一起。但是之前還很難證明哪些基因，或者哪些基因組合真正導致了癌癥，”Chen 教授說：“如今，我們能利用這些信息，來決定哪些藥物zui有可能對單獨的患者帶來好的療效。這離個體化癌癥治療又近了一步。”