生物通報(bào)道   想象一下如果有一份擊中某種特別致命癌癥形式的最佳藥物靶點(diǎn)完整目錄，或是針對(duì)所有主要癌癥類型和亞型的最佳藥物靶點(diǎn)主目錄會(huì)怎樣。來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)诮裉斓摹蹲匀簧�物技術(shù)》（Nature Biotechnology）雜志上發(fā)布了編寫這樣的目錄的一種方法，他們稱利用了稱作為CRISPR-Cas9的革命性基因編輯技術(shù)（延伸閱讀：華南農(nóng)大Cell子刊發(fā)表CRISPR/Cas9研究新文章 ）。

CRISPR使得生物學(xué)家們能夠以從所未有的精度（逐個(gè)DNA堿基）輕松地操控細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。冷泉港實(shí)驗(yàn)室助理教授Chris Vakoc博士和實(shí)驗(yàn)室的博士生Junwei Shi，想到了如何利用CRISPR的精細(xì)能力來(lái)完成他們以及全球那么多實(shí)驗(yàn)室競(jìng)相爭(zhēng)奪的一項(xiàng)任務(wù)：找到癌細(xì)胞中的一些結(jié)合口袋——當(dāng)這些結(jié)合口袋受到阻斷時(shí)可以阻止癌細(xì)胞增殖，并導(dǎo)致它們死亡。

幾年前Vakoc利用現(xiàn)有最好的技術(shù)找到了一個(gè)這樣的結(jié)合口袋——叫做BRD4的蛋白，當(dāng)用現(xiàn)有的一種藥物JQ1阻斷BRD4時(shí)可給急性髓系白血病(AML)細(xì)胞造成嚴(yán)重打擊。這一藥物現(xiàn)已進(jìn)入人類臨床試驗(yàn)。

Vakoc說(shuō)：“這一經(jīng)歷讓我們開始思考，我們是否可以通過一種方法一次性檢測(cè)特定癌細(xì)胞類型中數(shù)百或數(shù)千的具有藥物可及結(jié)合口袋的蛋白，在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)更多的BRD4s？”

簡(jiǎn)潔的回答是：的確可以如此。這篇論文為他們?cè)O(shè)計(jì)的一種方法提供了原理證明。在白血病細(xì)胞中，他們采用這種基于CRISPR-Cas9的方法調(diào)查了大約200個(gè)潛在靶點(diǎn)，成功鑒別出了6個(gè)已知且得到了制藥科學(xué)家們驗(yàn)證的靶點(diǎn)，其中大多數(shù)都是當(dāng)前藥物研發(fā)工作的焦點(diǎn)；并發(fā)現(xiàn)了另外19個(gè)以往從未識(shí)別出的靶點(diǎn)。Vakoc說(shuō)：“這只是單個(gè)證明。更廣泛地說(shuō)，我們提供了一種方法來(lái)全面鑒別跨越多種癌癥類型癌細(xì)胞中特異的脆弱點(diǎn)。”

被CRISPR所迷住，博士生Junwei Shi將去年大部分的時(shí)間都放在了設(shè)計(jì)一種方法，利用它來(lái)快速及準(zhǔn)確地鑒別最佳白血病藥物靶點(diǎn)上。這一概念并不難解釋。它始于一個(gè)觀點(diǎn)：基因?yàn)榧?xì)胞提供了構(gòu)建蛋白質(zhì)的密碼。

自從十多年前完成人類全基因組測(cè)序以來(lái)，科學(xué)家們一直在累積一些數(shù)據(jù)庫(kù)——它們記錄或是預(yù)測(cè)了基因組中的特異DNA堿基片段是如何編碼稱作為結(jié)構(gòu)域（domain）的蛋白質(zhì)特異區(qū)段的。其中讓制藥商們最感興趣的，就是在蛋白質(zhì)表面形成一些口袋樣特征，就像鑰匙插入到鎖中一樣可以讓其他分子嵌入其中的結(jié)構(gòu)域。一些藥物像鑰匙一樣插入到結(jié)合口袋鎖之中，有時(shí)是為了阻止別的分子進(jìn)入鎖中，另一些時(shí)候是為了啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)。

Vakoc說(shuō)：“我們實(shí)驗(yàn)室將焦點(diǎn)放在了尋找少數(shù)的、癌細(xì)胞對(duì)其功能上癮的結(jié)合口袋上。我們的基因組中編碼了大量的口袋；其中許多存在于白血病細(xì)胞的一些蛋白質(zhì)中。我們現(xiàn)在擁有了一種測(cè)試方法，可以告訴你一個(gè)特殊的口袋對(duì)于某一特定癌細(xì)胞是否非常重要。哪些口袋在你阻斷或是使它們喪失功能時(shí)會(huì)真正地?fù)p傷癌細(xì)胞？細(xì)胞依賴于哪些口袋來(lái)生存及旺盛生長(zhǎng)？”

CRISPR是一種奇妙的發(fā)現(xiàn)工具，可以利用它來(lái)改變“拼寫”特殊結(jié)合口袋的DNA堿基。如果你想知道癌細(xì)胞是否依賴于一種特殊的口袋，你只需要使其突變——改變它的DNA密碼，使得口袋呈現(xiàn)一種非自然的形狀。你可以模擬出一種靶向這一特殊口袋的有效藥物的作用。

研究論文報(bào)告稱，這一技術(shù)可以在白血病細(xì)胞中精確有力地發(fā)揮作用。“如果你改變口袋，使得蛋白質(zhì)不再發(fā)揮功能，并證實(shí)癌細(xì)胞無(wú)法生存，那么你便猜中了一個(gè)有用的藥物靶點(diǎn)。我們不能斷言一種特殊的口袋是否會(huì)促成一種十分有效的藥物靶點(diǎn)；但這是注解癌細(xì)胞中每個(gè)關(guān)鍵口袋的一種方法。

Vakoc實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)正以藥物制藥商想要靶向的一些結(jié)合口袋類型作為起點(diǎn)。“出于一些實(shí)際原因，我們實(shí)驗(yàn)室將我們的搜索目標(biāo)優(yōu)先放在了化學(xué)家們喜歡并愿意設(shè)計(jì)藥物來(lái)對(duì)抗的各種靶點(diǎn)上。我們想在短期內(nèi)對(duì)癌癥造成影響。我們想為制藥公司提供一些他們有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，找到了擊中方法的各種靶點(diǎn)。這一切都回歸到一個(gè)問題：我們能否鑒別出癌細(xì)胞需要的特異的東西——然后奪走它們的這些東西。CRISPR應(yīng)該可以將我們帶到在癌癥中尋找所有至關(guān)重要的脆弱點(diǎn)口袋的這一游戲的終點(diǎn)。”

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文索引：

Discovery of cancer drug targets by CRISPR-Cas9 screening of protein domains" appears online May 11, 2015 in Nature Biotechnology. The authors are: Junwei Shi, Eric Wang, Joseph P. Milazzo, Zihua Wang, Justin B. Kinney and Christopher R. Vakoc.