Uvođenjem genetske mutacije sa CRISPR nudi se brz i efikasan način za simuliranje bolesti.
Korišćenjem sistema za izmenu gena pod nazivom CRISPR, istraživači sa MIT-a su pokazali na miševima da mogu da generišu tumor debelog creva koji je veoma sličan tumoru kod ljudi. Kada se formiraju, mnogi od eksperimentalnih tumora se prošire na jetru, isto kao i kod ljudi. Ove metastaze su najčešći uzrok smrti kod raka debelog creva.
”To je bio deo koji nedostaje u istraživanju raka debelog creva. Zaista ne postoji pouzdan metod rekapitulacije za napredovanje metastaza od primarnog tumora u debelom crevu ka jetri”, rekao je Omer Jilmaz, docent biologije na MIT-u, član Koh Instituta za intergrativno istraživanje raka i vodeći glavni autor studije koja izlazi u izdanju Priroda i Biotehnologija. Studija se zasniva na nedavnom radu Tajlera Džeksa, direktora Koh instituta, koji je takođe koristio CRISPR za generisanje tumora pluća i jetre kod miševa.
Tehnologije koje se baziraju na CRISPR-u su načinile veliki preokret u mnogim aspektima istraživanja raka, uključujući i izgradnju modela bolesti kod miševa sa većom brzinom i većom preciznošću.
Oponašanje ljudskih tumora
Već dugi niz godina, naučnici koji proučavaju tumore pronašli su dva pristupa modeliranju raka. Jedan je da se razvijaju besmrtne ljudske ćelije poznate kao ćelijske linije raka u laboratorijskoj posudi. ”Naučili smo mnogo proučavanjem ove dvodimenzionalne ćelijske linije, ali one imaju ograničenja. One se ne razvijaju u živom organizmu”, rekao je Jilmaz.
Druga široko korištena tehnika je da uzgajaju genetskim inženjeringom miševe koji imaju predispoziciju za rak. Međutim, uzgajanje takvih miševa može potrajati dugi niz godina, naročito ako bude više miševa sa povezanom mutacijom.
Nedavno, istraživači su počeli da koriste CRISPR za generisanje modela raka. CRISPR je prvobitno otkriven od strane biologa koji su proučavali baterijski imuni sistem, koji se sastoji od enzima dela DNK-a koji se zove Cas9 i kratkog RNK lanca koji ciljaju specifične sekvence gena, govoreći Cas9 gde treba da napravi rez. Koristeći ovaj proces naučnici mogu da naprave ciljane mutacije u genima živih životinja, ili da brišu gene ili da ubacuju nove gene.
Da bi indukovali mutaciju raka, istraživači pakuju gene sa Cas9 i RNK lancem u viruse zvane lentivirusi, koje potom ubrizgavaju u ciljane organe odraslih miševa.
Preciznije modeliranje
Kada su tumori uspostavljeni u mišu, istraživači mogu da uvedu nove mutacije u bilo kom trenutku, što im omogućava da proučavaju uticaj svake mutacije na zapaljenje koje je izazvano tumorom, njegovo napredovanje i metastaze.
Pre skoro 30 godina, naučnici su otkrili da tumor debelog creva kod ljudi obično napreduje određenim redom, ali nisu uspeli da ga modeluju kod miševa do sada.
Kod ljudi, mutacije se ne javljaju odjednom. Mutacije se stiču vremenom kako tumor nareduje i postaje agresivniji, invazivniji i sa više metastaza. Sada se ovaj model može koristiti kod miševa.
Naučnici su takođe, dostavili komponente CRISPR sistema direktno u zid debelog creva da bi brže modelovali rak debelog creva menjajući APC gen. Zatim dodaju CRISPR komponentu za menjanje gena za P53, koji obično mutira usled tumora debelog creva i drugih. Ovi novi pristupi smanjuju vremenski period razvijanja miševa genetskim inženjeringom koji je pre trajao dve godine, a sada samo par meseci, uključujući najosnovniji gen koji sardži CRISPR.
U Jilmazovoj laboratoriji koriste ove tehnike da istraže kako utiču drugi faktori kao što su metabolizam, ishrana i starenje na razvoj raka debelog creva. Istraživači takođe koriste ovaj pristup da testiraju potencijalne nove lekove za rak debelog creva.
