在人類對癌癥對抗的戰爭中,免疫治療和基因治療從中脫穎而出,其二者可謂是戰功赫赫,而縱觀如今已經取得爆發式增長的基因編輯領域,RNA編輯絕對是黑馬中的黑馬,2017年, W. Nicholas Haining團隊通過CRISPR技術對潛在的免疫治療新靶點進行了大規模篩選,鑒定出了很多與腫瘤免疫相關的基因,在這些基因中,有一個叫ADAR1的基因表現尤為突出。當將腫瘤的ADAR1基因敲除后,耐藥的腫瘤便能響應免疫治療藥物了。
ADAR1基因不僅在免疫領域貢獻突出,其在基因編輯領域同樣有不菲的成績。來自加利福尼亞大學圣地亞哥醫學院的科學家,通過檢測干細胞酶ADAR1基因,為癌癥的早期檢測提供一種檢查靶點,用于癌癥的早期檢測,并為癌癥治療提供靶點。該研究以“Hyper-Editing of Cell-Cycle Regulatory and Tumor Suppressor RNA Promotes Malignant Progenitor Propagation”發表在《Cancer Cell》雜志上,進一步推動了RNA編輯的發展。

在每個健康的人類細胞中,編碼于DNA的遺傳信息會被轉錄到信使RNA,轉而被翻譯成作為所有人體組織和器官(運轉)主力的蛋白質。多數觀點認為大部分惡性腫瘤都是由DNA突變造成的,這些突變會導致相應蛋白產物的異常激活或失活,并導致后續腫瘤細胞失控性的生長和增殖。
RNA編輯是轉錄后RNA序列的突變被引入的過程,它具有影響多種細胞過程的潛能,然而至今(人們)對其如何影響的具體機理還知之甚少。
先前的研究顯示基因組中有超過一百萬個位點被不同程度地編輯過。盡管事實上這些編輯位點的大多數落在不翻譯成蛋白質的區域,但它顯示了腫瘤和正常組織在RNA編輯水平上的差異與不同的臨床檢查結果有關。
目前,只有少數編碼RNA的編輯位點被功能性地描述過其特征。不過,這些在非翻譯區域的大多數RNA編輯事件是否以及如何影響腫瘤的生長仍然是一個謎。
腺苷脫氨酶是由ADAR基因編碼的三個酶家族,代表腺苷脫氨酶對RNA的作用。它們通過修飾雙鏈RNA分子中的核苷酸來調節基因的表達,在新的干細胞的發育過程中起著基礎編輯的作用。

然而,ADAR1基因其實是一把雙刃劍,不僅在干細胞的發育過程發揮影響,也能在像肝癌、乳腺癌和白血病這樣的癌癥中被激活。由高級作者、醫學博士、桑福德干細胞臨床中心副主任、加州大學圣迭戈摩爾斯癌癥中心副主任卡特里奧娜·賈米森領導的研究小組發現,ADAR1酶的正常功能被惡性腫瘤細胞劫持,導致細胞惡性轉化、促進休眠癌癥干細胞的產生并抵抗治療。
之前已有研究表明,與RNA1(ADAR1)相關的腺苷脫氨酶的釋放參與了許多惡性腫瘤的耐藥。ADAR1基因編碼的ADAR1蛋白是一個雙鏈RNA(dsRNA)編輯酶,它能將dsRNA上的腺嘌呤(A)轉化為次黃嘌呤(I),而次黃嘌呤又會被“誤”認作鳥嘌呤(G)。也就是說,ADAR1蛋白具有改變dsRNA序列的作用。
當dsRNA被一些感知蛋白(如PKR、MDA5等)識別后,這些蛋白在IFN的刺激下,會激活大量基因的表達,引發免疫反應。但是,如果dsRNA的序列被ADAR1蛋白改變,則可能使識別蛋白無法再感知它們,進而就無法激活相關的基因表達了。簡單來說,就是ADAR1蛋白會阻斷IFN信號通路。
然而,和PD-1和CTLA4這兩個免疫檢查點一樣,ADAR1蛋白的這種免疫調節功能可能被腫瘤利用。
因為IFN信號通路在腫瘤免疫中也發揮著重要作用。IFN能激活NK細胞的毒活性,激活腫瘤特異性T細胞,誘導T細胞釋放穿孔素、顆粒酶等殺傷腫瘤細胞,增強抗原呈遞作用等等。
若IFN信號通路被阻斷,腫瘤就可能抵抗免疫系統的攻擊,使得免疫治療失效。
在此次的研究中,我們發現,在正常的人類造血祖細胞中,ADAR1誘導的超編輯損害了miR-26a的成熟,并通過EZH2間接抑制了CDKN1A的表達,從而加速了細胞周期的轉變。

然而,在急變期慢性粒細胞白血病祖細胞中,EZH2的表達缺失和CDKN1A的增加會抑制細胞周期轉運,從而控制惡性腫瘤細胞的快速增殖。這為癌癥早期的檢測和治療提供了另一種思路。通過對ADAR1基因進行檢測不僅可以發現早期癌癥,還可通過靶向敲除ADAR1基因來恢復癌癥治療敏感性,這簡直是意外之喜!
RNA編輯時代已經到來,此次研究結果將進一步調整基因編輯領域的藍圖,攻克癌癥之路路途遙遠,但我們從未停止進步,讓我們再接再厲,共同攻克一步步難關!
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