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癌症是由基因组和表观基因组的一系列改变引起的，并且以多种复杂形式存在，使得癌症难以预防和治疗。 端粒酶是一种负责维持端粒的酶，在大多数正常体细胞中是沉默的，但在90％的癌细胞中被激活，因此，端粒酶是成为癌症治疗的优秀靶标。 目前已开发出各种端粒酶活性抑制剂来治疗癌症，但全部都因为副作用而宣告失败。 2019年1月29日，东南大学王进科课题组发表了一项研究成果，开发了一套名为Tage的癌症基因疗法，该系统基于CRISPR基因编辑，通过靶向端粒酶，成功杀死多种癌细胞，且无毒副作用。为癌症治疗提供了一个新的思路。 该研究以 Cancer therapy with a CRISPR-assisted telomerase-activating gene expression system 为题，发表在癌症领域著名学术期刊Nature子刊 Oncogene 杂志上。 真核细胞的DNA复制机制无法复制染色体的末端，随着细胞分裂的进行，几乎所有正常人细胞都经历端粒缩短。一旦端粒缩短到一定程度，将诱导DNA损伤信号，诱导细胞衰老和死亡。 随着细胞分裂，染色体端粒逐渐缩短 细胞的衰老会导致基因组不稳定性增强，进而容易发生细胞癌变，甚至导致癌症的发生，端粒缩短的机制，是通过限制细胞分裂的数量来防止人类老年细胞的基因组不稳定性和癌症发生。 同时，人的细胞中存在着端粒酶，端粒酶负责通过在染色体末端添加端粒重复来延长端粒。但是，在正常人体细胞中，端粒酶的活性受到相当严密的调控，只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞，这些必须不断分裂的细胞之中才会有端粒酶活性。 然而，端粒酶活性在大多数人类癌细胞中被重新激活，激活的端粒酶通过延长端粒长度，让癌细胞可以一直不停地分裂，形成恶性肿瘤。目前已开发出各种端粒酶活性抑制剂来治疗癌症，但全部都因为副作用而宣告失败。 随着CRISPR基因编辑技术的出现，CRISPR疗法为癌症和其他遗传疾病提供了潜在的治疗方法。CRISPR是一种RNA引导的细菌和古细菌免疫防御系统，可以保护自己免受外源病毒或质粒的侵害。sgRNA）可以将Cas9引导至靶位点进行切割，从而导致DNA双链断裂。由于多功能性，简单性，特异性和效率等优点，CRISPR基因编辑系统已广泛应用于基因组编辑，并为生物医学研究带来巨大希望。 通过Tage系统杀死癌细胞的原理示意图 在这项研究中，通过结合端粒酶和CRISPR/Cas9的生物学功能，开发了一种新的癌症基因疗法，称为端粒酶激活基因表达（Tage）。 在该Tage系统中，将携带端粒酶可识别的3'单链序列的效应物转染到癌细胞中，使其可以通过端粒酶延长，并产生合成的双链端粒重复序列。同时，将人工转录因子表达载体dCas9-VP64和靶向端粒DNA的sgRNA（TsgRNA）共转染到癌细胞中，其可以产生能够识别并结合端粒酶合成的双链端粒重复序列的dCas9-VP64-TsgRNA复合物。因此可以激活效应基因Cas9的表达。 表达的Cas9蛋白可以与TsgRNA结合产生Cas9-TsgRNA复合物，其可以切割端粒以产生DNA损伤并因此诱导癌细胞的死亡。 通过使用腺相关病毒（AAV）作为载体，可以将Tage系统递送至体内，从而用于治疗体内肿瘤治疗。 由于只有癌细胞中才有端粒酶表达，才会延长人工外源导入的端粒，进而激活Cas9蛋白的表达，切割癌细胞的端粒，造成癌细胞凋亡。 因此，这一系统只在癌细胞中发挥作用，不会影响不表达端粒酶的正常细胞，也就避免了毒副作用。 论文链接：https://www./articles/s41388-019-0707-8 |
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