Search
Study: Saturation genome editing of BAP1 functionally classifies somatic and germline variants. Image Credit: Billion Photos/Shutterstock.com

מדענים מזהים למעלה מ-5,000 גרסאות גנטיות המאפשרות לסוגי סרטן מסוימים לשגשג

במחקר שפורסם לאחרונה ב גנטיקה של הטבעחוקרים ביצעו עריכת גנום רוויה (SGE) של הגן חלבון-1 הקשור ל-BRCA1 (BAP1), שתפקוד לקוי שלו קשור לסרטן ולהתפתחות נוירופית לקויה.

מחקר: עריכת גנום רוויה של BAP1 מסווגת פונקציונלית וריאנטים סומטיים וגרמיינים. קרדיט תמונה: Billion Photos/Shutterstock.com

רקע כללי

מוטציות תורשתיות של אובדן תפקוד (LOF) בגן BAP1 מובילות לרגישות לגידול, כאשר חלקן קשורות לבעיות נוירו-התפתחותיות. גרסאות בעלות חשיבות לא ידועה יוצרות תסמונת נטייה לגידול אוטוזומלי דומיננטי, המציגה סיבוכים במהלך הטיפול בחולה.

קריטריוני סקר עדכניים עבור אנשים עם מוטציות פתוגניות בקו הנבט ב-BAP1 הם קריטיים לזיהוי קבוצות בסיכון ושיפור המלצות הניטור. זיהוי מוטציות סומטיות מסוג BAP1 מפריעות בממאירות עשוי לסייע בטיפול מותאם בסרטן.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו ב-SGE כדי לאפיין וריאציות חד-נוקלאוטידיות בגן BAP1, תוך שיפור מאמצי הרפואה המדויקת.

החוקרים התרכזו בטיפול בווריאציות בעלות משמעות לא ידועה (VUS) בגן BAP1, שהן קריטיות לטיפול בחולה. הם חקרו את התפקוד של פולימורפיזם של קו הנבט וה-BAP1 סומטי בנטייה לגידול וטיפולים אונקולוגיים ממוקדים. הם חקרו את המתאמים של וריאציות BAP1 עם סוגי סרטן כגון מלנומה עורית, מלנומה עורפית, כולנגיוקרצינומה, מזותליומה, מנינגיומה וסרטן הכליה.

החוקרים ערכו ניסויים על 18,108 וריאציות ברורות, מתוכן 6,196 הראו פונקציונליות חריגה. לאחר מכן הם השתמשו בממצאים אלה כדי להעריך קשרים פנוטיפיים ב-Biobank של בריטניה, אוסף גידולים מבוסס אוכלוסיה, אילן יוחסין של סרטן ו-ClinVar.

חוקרים פיתחו זן HAP1 DNA ligase 4 (LIG4) נוקאאוט (KO) שכלל אינטגרציה גנומית של Cas9 (HAP1-A5) שנוצר באופן שיבוט. הם חידדו פלסמידים ושיטות טרנספקציה, סקרנו את כל האקסונים המקודדים BAP1 לאורך חמש תקופות. בנוסף, הם ערכו שני מחקרים שונים כדי למקד לכל אזור SGE.

כושר התא שימש כקריאה ביולוגית לתפקוד BAP1, המראה את חשיבותו ואת יעילות ה-SGE שלו בתאי HAP1. בוצע מסך ממוקד, מקובץ בקביעות עם מרווחים קצרים של חזרות פלינדרום הקשורות לחלבון 9 (CRISPR-Cas9), עם 193 sgRNAs וספריות וריאציות מפוזרות על פני כל 22 אזורי היעד של BAP1.

החוקרים ערכו ניתוחים פונקציונליים של ארכיטקטורת גנים ושימור, תוך סיווג וריאציות לקטגוריות תפקודיות. וריאנטים עם שיעור גילוי כוזב (FDR) ≥0.01 סווגו ללא שינוי, בעוד שגרסאות עם FDR ≤0.01 וציון תפקודי שלילי סווגו כמודלדלות. גרסאות עם FDR ≤0.01 וציון תפקודי חיובי סווגו כמועשרות. החוקרים השוו מדד זה לתוצאות SGE ובחנו את המהימנות של ציונים וסיווגים פונקציונליים עבור כל וריאנט על ידי השוואת שינויים ב-log2 fold (LFCs) ממחקרי עריכת גנום שונים.

חוקרים השוו את מבחן BAP1 SGE למסגרת הראיות של המכללה האמריקאית לגנטיקה וגנומיקה רפואית (ACMG) כדי לבסס את התועלת שלה לפרשנות וריאנטית. הם חקרו וריאנטים של BAP1 בסרטן ובהתפתחות נוירו-עצבית וסיווגו אותם כחסרים מאוד או מדולדלים מעט. הם השתמשו במחקר אסוציאציה רחבה לתופעה (PheWAS) כדי לזהות גרסאות חסרות ופיתחו מאפיינים פנוטיפיים מסוג סרטן ומסכות לבדיקת עומס גרסאות נדירות.

הם גם העריכו את הקשר בין מוטציות הביובנק BAP1 בבריטניה לבין היבטים כמותיים של מלנומה של ה-Uveal תוך שימוש בנתוני רצף חומצה ribonucleic (RNA-seq) מאטלס גנום הסרטן. הם גם בחנו נתוני רצף גידולים מ-394,756 דגימות מטופלים במסד הנתונים של Foundation Medicine כדי לזהות גרסאות חדשות של BAP1.

תוצאות

מוטציות מפריעות, לא נרדף מסוג BAP1 של קו הנבט, היו קשורות לאבחנות סרטן ולעלייה ברמות של גורם גדילה דמוי אינסולין (IGF-1), מה שמצביע על מנגנון פתוגני אפשרי ויעד טיפולי. הציון התפקודי סיווג במדויק את הווריאציות, עם רגישות של>99% וספציפיות של>98% וערך שטח מתחת לעקומה (AUC) של>0.999.

שיטת SGE המתוקנת העלתה את איכות הניסוי על ידי ביסוס חיוניות BAP1 בקו התאים HAP1 LIG4 KO, הגדלת פעילות Cas9 ושמירה על הפלואידיה איתנה. הליך ה-SGE המעודן שיפר את יעילות ההעברה בין תאי HAP1 למעל 60% מלמטה מ-5.0%. חיוניות BAP1 אפשרה הפרדה של תוצאות מוטציות, כאשר גרסאות של עצירה והסטת מסגרת בעלות ציונים תפקודיים שליליים בעיקר.

וריאציות Missense ומחיקות קודונים יצרו ציונים עם התפלגות בי-מודאלית, המאפשרת לחוקרים לאתר שאריות ותחומים קריטיים של חלבון BAP1. מתוך 18,108 וריאציות BAP1, 11,912 היו קבועים, 5,665 מדולדלים ו-531 מועשרים. וריאציות ללא שינוי לא קיבלו הערכות פונקציונליות, אך וריאציות מועשרות השיגו ציונים טובים יותר. הצוות ראה כמה גרסאות נרדפות מדוללות על המסך. וריאנטים מדולדלים מסוג נרדף הראו ציוני SpliceAI גבוהים יותר באופן משמעותי מאשר וריאנטים נרדפים ללא שינוי. לגרסאות מדוללות יש טווח ניקוד רחב יותר.

תחום ה-UCH ה-N-טרמינלי השמור של BAP1 היה עמיד יותר למוטציות מיסנס ומחיקות קודונים. סיווגים פונקציונליים שחושבו עם ספריית A או B LFCs ו-FDRs הניבו הסכם סיווג וריאציות של 90%. החוקרים מצאו כי 99.8% מהווריאציות בקבוצת האמת הפתוגניות הראו דלדול צפוי, בעוד ש-97% לא השתנו או מועשרו. הסיווג הפונקציונלי של בדיקות ו-SGE דומה למדי, ומאפשר זיהוי סימולטני של היפומורף סביר.

סיכום

המחקר הראה כי הערכה תפקודית מקיפה של לוקוסים באמצעות SGE יכולה לשפר את אבחון המטופל, את ההבנה הביולוגית של גורמי המחלה ואת ההבנה הבסיסית של תפקוד הגנים והחלבון.

דילוג לתוכן