Forskere er tæt på kræftbehandlinger ved hjælp af CRISPR

Kemoterapi arbejder ud fra en grundlæggende forudsætning:dræb alle hurtigt voksende celler i et forsøg på at udslette tumorceller. Taktikken, selvom det generelt er effektivt, har en del ofre uden for målet, herunder celler, der producerer hår og celler, der beklæder maven.

Forskere har forsøgt at løse problemet ved at skabe missillignende lægemidler, der nulstiller specifikt kræftceller, skåner sunde celler.

Disse missillignende stoffer, kendt som antistof-lægemiddelkonjugater (ADC'er), har været undervejs i årtier, men først i de senere år er de nået til kliniske forsøg, Kimberly Tsui, en genetik kandidatstuderende, fortalte mig.

Fremskridtene skyldes i det mindste delvist en bedre forståelse af, hvordan ADC'er virker:På overfladen af ​​hver celle er der proteiner, der stikker ud - nogle af disse proteiner findes kun på kræftceller, gør dem til et perfekt mål for skræddersyet lægemiddellevering. ADC'er inkluderer et shuttle-molekyle, der identificerer og klemmer ned på disse kræftspecifikke proteiner, transportere et lægemiddel, der er i stand til at invalidere cellen.

"ADC'er viser masser af potentiale i klinikken, men der er meget, vi ikke forstår om, hvordan de rent faktisk fungerer, " sagde Tsui. "Vi ved ikke nok om, hvordan ADC'er optages i cellerne, eller hvordan stoffet smugles ind i forskellige rum for i sidste ende at dræbe cellen."

Nu, Tsui, Michael Bassik, Ph.D., assisterende professor i genetik, og et team af forskere benytter sig af genredigering for bedre at forstå, hvordan ADC'er giver deres dødsstød til kræftceller.

En undersøgelse, der beskriver deres resultater, vises i Naturens kemiske biologi . Bassik er seniorforfatter. Tsui er den første forfatter. Arbejdet er udført i samarbejde med Carolyn Bertozzi, Ph.D., direktør for ChEM-H i Stanford.

Bassik og Tsui brugte genredigerings-teknologien CRISPR til at finde ud af, hvilke gener der hjælper ADC'er med at væsel sig ind i kræftceller.

"Med vores CRISPR-screeningssystem, vi kan lukke et gen ad gangen for at finde ud af, hvilke der er vigtige for ADC -toksicitet, " sagde Tsui. Ved at bruge denne opsætning, holdet forsøger at se, hvilke gener der enten hjælper med at intensivere den toksiske effekt, eller omvendt, hæmme det.

Ideen er at bedre forstå, hvordan ADC interagerer med tumorcellen og bruge oplysningerne til at gøre ADC'en endnu mere giftig.

"Samlet set, det starter med grundlæggende biologi og forståelse af de gener, der kan påvirke ADC-toksicitet, " sagde Tsui. F.eks. hvis et specifikt gen er "slået ud" eller gør det ude af stand til at fungere, og ADC holder op med at være giftig mod kræftcellerne, det er et tegn på, at genet er påkrævet for at ADC'en bliver aktiv i cellen. "Det kan endda have vigtige konsekvenser for potentielle ADC-resistensmekanismer, " hun sagde.

For en ADC at dræbe en celle, den skal afkrydse et par felter, hvoraf de fleste er reguleret af specifikke gener. Men ikke alle ADC'er kommer ind i cellen og forårsager skade gennem den samme mekanisme, hvilket gør det endnu mere vigtigt at forstå, hvordan ADC'er varierer, når det kommer til tumorcelledestruktion.

Man har troet, at alle ADC'er skal hugges op, eller "fordøjet, " før de påfører skade. Forståelsen var, at enhver ADC binder til overfladen af ​​tumorcellen og tages ind gennem et kar kendt som et endosom. Endosomet fører derefter lægemidlet til et nyt rum i cellen kaldet lysosomet.

der, ADC'en bliver opdelt i sine dele, og lægemidlet adskilles fra antistof-shuttlen. Derefter, stoffet flyttes til endnu et nyt sted ind i cytosolen, goo, der fylder det åbne rum i cellen. Her, den kan endelig gøre sin skade.

Præcis hvilke gener der ligger til grund for den række trin, imidlertid, er ikke helt klar. Det var der, Bassik og Tsui håbede, at deres skærm ville komme ind. deres eksperiment afslørede en håndfuld hidtil ukendte gener, der var kritiske for handelen med stoffet. I særdeleshed, de fandt ud af, at nye gener involveret i den første fase af endosom-medieret transport var afgørende for succesen for begge varianter af ADC'er.

Bassik og Tsui fandt også beviser for, at ikke alle ADC'er fordøjes gennem lysosomet.

"Men skærmen afslørede gener, der antydede, at fordøjelsesprocesserne skete meget tidligere, formentlig, før ADC nogensinde når frem til lysosomet, "sagde Bassik." Da ADC'er kan metaboliseres på forskellige måder, vi ser disse typer af ny indsigt i deres mekanisme som afgørende for fremtidig ADC-design og udvikling."