eLife：利用CRISPRCas9突變證實癌基因MELK其實并不致癌

　　根據一項新的研究，一種被認為是癌細胞必需的蛋白，即母系胚胎亮氨酸拉鏈蛋白激酶（maternal embryonic leucine zipper kinase, MELK），可能實際上并不是如此必需的。來自美國冷泉港實驗室（CSHL）的研究人員利用CRISPR-Cas9敲除MELK基因，結果發現這并沒有對癌細胞增殖產生任何影響。這一發現反駁了之前關于這種蛋白所起作用的研究得出的結論，并且提示著當前在臨床前研究和臨床試驗中進行開發的MELK抑制藥物可能通過其他的機制殺死癌細胞。相關研究結果于2017年3月24日發表在eLife期刊上，論文標題為“CRISPR/Cas9 mutagenesis invalidates a putative cancer dependency targeted in on-going clinical trials”。

　　MELK是在1990年代后期首次鑒定出來的（Molecular Reproduction & Development, 1997 June, 47(2):148-156, PMID: 9136115）。它與多種生物學過程相關聯，如程序性細胞死亡和神經發生。MELK水平經常在腫瘤細胞中異常地升高，而且多項研究已報道在多種癌癥中，利用RNA干擾（RNAi）阻斷這種蛋白產生能夠阻止癌細胞增殖。因此，MELK抑制劑成為幾項臨床前研究和早期臨床試驗的焦點。

　　也正因如此，來自冷泉港實驗室的Jason Sheltzer和同事們設計實驗來研究在癌癥產生中發揮著至關重要作用的其他基因時，選擇MELK基因作為對照。Sheltzer告訴《科學家》雜志，“所有之前的文獻都表明MELK實際上是一種癌癥依賴因子。因此，在我們的實驗的初步設想中，我們選擇MELK基因作為陽性對照，這是因為我們認為它是一種已得到描述的大家都知道的癌癥依賴因子。”

　　Sheltzer和他的團隊打算在幾種人癌細胞系中敲除多種未得到描述的基因。然而，該團隊采用了一種更加現代的技術，即CRISPR-Cas9基因編輯系統，而沒有采用RNAi。RNAi是在RNA水平上抑制蛋白產生。CRISPR-Cas9通過在特定的DNA區域中引入突變，破壞正常的基因表達。

　　Sheltzer團隊預測正如RNAi抑制MELK基因表達會阻止癌細胞增殖那樣，利用CRISPR-Cas9讓MELK基因發生突變也將會抑制增殖。但是，實際上，這并沒有發生。

　　Sheltzer說，“我們發現這些MELK基因突變并不影響癌細胞活力、癌細胞生長或我們測試的幾種其他的癌細胞表型。”通過進一步研究，“我們不能夠發現任何證據證實在我們研究的13種癌細胞系中，MELK基因是一種癌癥依賴因子。”

　　美國桑福德-伯納姆-普利貝斯醫學發現研究所（Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute）副教授Alexey Terskikh（未參與這項研究）說，“這些發現是相當是強健的”，并且補充道，這些發現與之前的發現之間存在的不一致性很可能是因為RNAi往往會產生脫靶效應。

　　美國哈佛醫學院的Tim Mitchison對此表示同意，并且指出許多表現良好的RNAi實驗，當利用CRISPR重新開展時會產生不同的結果。Mitchison與來自諾華公司的科學家們在之前的一項研究中利用RNAi抑制乳腺癌細胞系中的MELK基因表達（eLife, doi: 10.7554/eLife.01763）。

　　并不只是之前的RNAi結果需要解釋。Sheltzer注意到一些小分子MELK抑制劑也成功地阻斷癌細胞增殖，據稱，這種阻斷是它們直接抑制所導致的。為了更加深入地了解，Sheltzer團隊構建出缺乏MELK的癌細胞，并利用OTS167對它們進行處理。OTS167是一種MELK抑制劑，當前在臨床試驗中接受評估。他說，“我們發現OTS167仍然是有效的。即便當MELK不存在時，它也殺死癌細胞。”

　　Sheltzer說，如今，他的團隊猜測正如RNAi那樣，OTS167可能通過其他的機制傷害癌細胞。比利時魯汶大學癌癥研究員Mathieu Bollen（未參與這項研究）說，這種解釋可能是有道理的。Bollen與來自楊森制藥公司（Janssen Pharmaceutica）的研究人員合作研究MELK抑制劑（Bioscience Reports, doi:10.1042/BSR20150194）。他指出最近的兩項研究：一項研究提示著OTS167作用于多種激酶（PLoS ONE, doi:10.1371/journal.pone.0153518），而另一項研究表明缺乏MELK的小鼠沒有明顯的表型將它們與野生型小鼠區分開來（eLife, doi:10.7554/eLife.01763）。

　　當前的這項研究的結果對OTS167并不是壞消息。Bollen注意到，MELK在癌細胞中的作用是非常復雜的，而且這些結果并不排除這種蛋白是癌癥治療的靶標，這可能涉及到它與其他的蛋白的相互作用。Sheltzer說，更加重要的是，“一些最為有效的被用來治療癌癥的藥物是非常有效的，但是我們并沒有充分地理解它們的作用機制。”