新模型可以加速结肠癌的研究

使用基因编辑系统称为CRISPR,麻省理工学院的研究人员发现在老鼠身上,他们可以生成人类肿瘤结肠肿瘤非常相似。这个进步应该帮助科学家了解疾病的进展和允许他们测试新的治疗方法。

一旦形成,这些实验肿瘤扩散到肝脏,就像人类结肠癌经常做。这些转移是最常见的死因结肠癌。

“这是一块失踪在结肠癌的研究癌症。真的没有可靠的方法对关键技术的转移进展主要在结肠肿瘤肝脏,”麻省理工学院生物学助理教授Yilmaz俄梅珥说,麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究,领导这项研究的资深作者,在5月1日的自然生物技术。

Tyler Jacks最近的研究建立在工作,科赫研究所的主任,他还利用CRISPR产生肺和肝肿瘤老鼠。

“CRISPR-based技术已经开始改变癌症研究的许多方面,包括建立疾病的小鼠模型以更大的速度和更高的精度。本研究是一个很好的例子,”杰克说,他也是一个作者自然生物技术纸。

该论文的主要作者Jatin Roper,科赫研究所的一个研究分支和塔夫茨医学中心的一位肠胃病学家,研究科学家和图Tammela科赫研究所。

模仿人类肿瘤

多年来,癌症生物学家们采取了两种截然不同的建模方法。一个是不灭的人类癌症细胞被称为癌症细胞系生长在实验室培养皿。“我们学到了很多通过研究这些二维的细胞系,但它们有局限性,“Yilmaz说。“他们真的不再现复杂的体内环境的肿瘤。”

另一个广泛使用的技术是基因工程小鼠突变使他们罹患癌症。然而,可能需要数年时间才能培育这样的老鼠,特别是如果他们有多个与癌症相关的基因突变。

最近,研究人员开始利用CRISPR生成肿瘤模型。CRISPR,最初由生物学家研究发现细菌的免疫系统,由一个DNA-cutting酶称为Cas9和短链RNA指导目标特定序列的基因组,告诉Cas9使其削减的地方。利用这个过程中,科学家可以有针对性的突变基因生活的动物,要么删除或插入新的基因。

突变,癌症研究人员包Cas9和基因的RNA链引到病毒称为慢病毒,然后注入成年老鼠的靶器官。

Yilmaz研究结肠癌,以及它是如何影响基因、饮食、和老化,决定这种方法适应产生小鼠结肠肿瘤。他和他的实验室的成员已经在技术越来越多的小型组织称为organoids-three-dimensional增生,在这种情况下,精确地复制结肠的结构。

在论文中,研究人员使用CRISPR致癌突变引入到瀑样,然后交付通过结肠镜检查结肠,在那里他们与内壁,形成肿瘤。

“我们能够这些3 d mini-intestinal肿瘤移植到受体小鼠的结肠和概括人类疾病的许多方面,”Yilmaz说。

<p >更精确建模

一旦建立了肿瘤的小鼠,研究人员可以在任何时候引入额外的突变,让他们研究每个突变的影响肿瘤起始,进展和转移。

近30年前,科学家们发现结肠肿瘤人类通常按照特定顺序获得癌细胞突变,但他们没能准确模型在老鼠直到现在。

“在人类患者,永远不会发生突变,“Tammela说。”突变获得随着时间的推移,随着肿瘤的发展,变得更积极,更侵入性,和更多的转移。现在我们可以在老鼠模型。”

证明能力,麻省理工学院的团队交付瀑样APC基因的变异形式,即起始80%的结肠癌患者的突变。一旦建立了肿瘤,他们引入了一个KRAS突变的形式,常见的结肠癌和许多其他癌症。

的科学家还交付组件CRISPR系统直接进入肠壁,快速模型结肠癌通过编辑APC基因。然后添加CRISPR组件也编辑P53的基因,这是常见的变异在结肠癌和其他癌症。

“这些新方法减少时间框架开发转基因老鼠从两年到几个月,并与CRISPR涉及非常基本的基因工程,“罗珀说。“我们用P53和喀斯特演示CRISPR编辑的原则方法和瀑样移植方法可用于快速模型中任何可能的癌症相关的基因。”

在这项研究中,研究人员还显示,他们可以从病人肿瘤细胞生长成瀑样可以移植到老鼠。这可能给医生一个方法执行的“个性化医疗”的不同治疗方法对患者自身的测试肿瘤细胞。

Yilmaz的实验室现在使用这些技术来研究其他因素如新陈代谢,饮食,和老龄化影响结肠癌的发展。研究人员也使用这种方法来测试潜在的新结肠癌的药物。

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