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2019年9月15日讯/生物谷BIOON/—化学疗法起作用的基本前提是杀死所有快速生长的细胞，以消灭肿瘤细胞。这种策略虽然通常是有效的，却会造成相当多的脱靶伤亡，比如，它会杀死产生毛发的细胞和位于胃部内壁的细胞。
科学家们试图通过制造类似导弹的药物来解决这个问题，这些药物特异性地攻击癌细胞而不会伤害健康细胞。
美国斯坦福大学医学院遗传学研究生Kimberly Tsui表示，这些类似导弹的药物称为抗体-药物偶联物（antibody-drug conjugates, ADC），已开展了数十年的研究，但是仅在近年来，它们才进入临床试验。
这些进展至少部分上是由于对ADC的工作原理有了更好的理解：在每个细胞的表面上都有突出来的蛋白—这些蛋白中的一些仅在癌细胞上发现，这就使得它们成为定制药物递送的完美靶标。ADC含有可以识别并攻击这些癌症特异性蛋白的穿梭分子，从而运送能够让细胞失去功能的药物。
Tsui说，“ADC在临床上显示出很多潜力，但是我们对它们实际上如何发挥作用并不了解太多。我们并不太了解ADC如何被摄入到细胞中，或者药物是如何被运送到不同的区室中以便最终杀死细胞。”
如今，在一项新的研究中，Tsui、斯坦福大学医学院遗传学助理教授Michael Bassik博士和一组研究人员正在利用基因编辑技术来更好地了解ADC如何对癌细胞给予致命打击。相关研究结果近期发表在Nature Chemical Biology期刊上，论文标题为“CRISPR-Cas9 screens identify regulators of antibody–drug conjugate toxicity”。Tsui是论文第一作者。这项研究是与斯坦福大学ChEM-H主任Carolyn Bertozzi博士合作完成的。
Bassik和Tsui使用基因编辑技术CRISPR/Cas9来确定哪些基因可以帮助ADC进入癌细胞。
Tsui说，“通过我们的CRISPR筛查系统，我们可以一次关闭一个基因，从而找出哪些基因对ADC的毒性作用很重要。”通过使用这种方法，他们试图了解哪些基因有助于加强ADC的毒性作用，或者抑制ADC的毒性作用。
这个想法是为了更好地理解ADC如何与肿瘤细胞相互作用并利用这些信息让ADC具有更强的毒性作用。
Tsui说，“总的来说，这项研究从基础生物学开始，了解可能影响ADC毒性作用的基因。”比如，如果特定基因被“敲除”或无法发挥功能，而且ADC停止对癌细胞产生毒性作用，那么这就表明这个基因是ADC在癌细胞中发挥作用所必需的。她说，“这甚至可能对潜在的ADC抗性机制产生重要影响。”
为了杀死细胞，ADC必须接受多次考核，其中的大多数考核都是由特定的基因控制着的。但并不是所有的ADC都是通过相同机制进入细胞并造成损伤，这使得了解ADC在肿瘤细胞破坏方面的变化变得更加重要。
人们通常认为所有ADC在造成破坏之前都必须被切割或“消化”。一般的理解是任何一种ADC与肿瘤细胞表面结合，并通过内体（endosome）进入肿瘤细胞。内体随后将药物引导到细胞的一个称为溶酶体的新区室。在那里，ADC被分解，药物就与作为穿梭分子的抗体分离开来。药物随后被转移到细胞质中的另一个新位置，并最终造成损伤。
然而，究竟是什么基因支撑这一系列步骤并不完全清楚。这就是Bassik和Tsui希望他们的筛选方法发挥作用的地方。事实上，他们的实验揭示了一些以前未知的对药物运送至关重要的基因。特别地，他们发现参与内体介导运送第一阶段的新基因对两种ADC的成功至关重要。
Bassik和Tsui也发现有证据表明并非所有的ADC都通过溶酶体消化。Bassik说，“不过，这种筛选方法揭示出的基因提示着ADC消化过程发生的时间要早得多，很可能在ADC进入溶酶体之前就已发生。鉴于ADC能够以不同的方式进行代谢，我们认为这些针对它们的作用机制的新见解对未来的ADC设计和开发至关重要。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.C. Kimberly Tsui et al. CRISPR-Cas9 screens identify regulators of antibody–drug conjugate toxicity. Nature Chemical Biology, 2019, doi:10.1038/s41589-019-0342-2.
2.Scientists zero in on cancer treatments using CRISPR
https://phys.org/news/2019-08-scientists-cancer-treatments-crispr.html