好萊塢著(zhù)名女星安吉麗娜?朱莉在進(jìn)行BRCA1基因檢測和遺傳咨詢(xún)后，發(fā)現患乳腺癌的概率為87%，患卵巢癌的概率為50%。于是在醫生的建議下，先后進(jìn)行了乳腺、卵巢和輸卵管切除手術(shù)，使得患癌風(fēng)險將降到5%以下[1]！

然而，絕大部分女性可能沒(méi)朱莉那么幸運，因為他們攜帶的BRCA1基因變異，連科學(xué)家和醫生都不知道是否致癌[2]。而且，這個(gè)問(wèn)題不僅存在于BRCA1，很多與癌癥相關(guān)的基因變異都面臨著(zhù)這個(gè)問(wèn)題。使得人們不能提前對癌癥進(jìn)行預防和規避，讓病魔肆虐！

近日，美國華盛頓大學(xué)的JayShendure和LeaStarita博士終于為我們帶來(lái)了走出困境的希望。他們通過(guò)一種“飽和基因組編輯”的方法，明確解釋了BRCA1基因上近4000種變異類(lèi)型的含義。這可以為女性癌癥的預防和治療做出更加有效的指導，減少女性罹患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險。

并且，這種新開(kāi)辟的方法可能大大推動(dòng)對各種基因變異的研究，擴展到其他癌癥，完善各類(lèi)基因檢測項目。該成果發(fā)表在近期的頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上[3]。

BRCA1基因之所以會(huì )含有這么多種類(lèi)型的變異，是因為它是一個(gè)總長(cháng)81kbp的巨無(wú)霸基因。堿基數多，發(fā)生變異的概率自然也就大了。

而B(niǎo)RCA1基因的功能恰恰又非常重要。這個(gè)基因主要在乳腺以及其他組織中表達，負責DNA的修復工作，能防止基因變異。若BRCA1因變異而失去功能，會(huì )誘發(fā)大量基因變異，使得腫瘤的發(fā)病風(fēng)險大大增加[4]。

正因為如此，科學(xué)家才會(huì )非常關(guān)心BRCA1基因上的變異。但是，現有兩種評估基因變異的作用的方法，對大部分BRCA1的變異都不適用。

第一種方法是結合基因測序，在臨床病人中反復觀(guān)察某種變異對癌癥的作用，以評估其功能。這需要一定數量的臨床樣本。然而，BRCA1基因變異的類(lèi)型有數千種之多，而攜帶某一種特定類(lèi)型變異的患者的數量可能很少，臨床數據不足以對這些罕見(jiàn)變異的功能進(jìn)行評估。

第二種是通過(guò)實(shí)驗手段，檢測攜帶變異的基因對其所參與的信號通路的影響。但是，通過(guò)生化實(shí)驗或者在細胞中基于cDNA進(jìn)行實(shí)驗，都無(wú)法準確代表其在體內的作用，何況還有很多變異是在非編碼區的。而且，還不停有新的變異被發(fā)現，用實(shí)驗進(jìn)行評估的腳步跟不上新變異出現的速度。

由于這些原因，我們一直不能理解BRCA1基因上大量變異的意義，讓很多有害的變異逍遙法外，為禍一方。對此，JayShendure和LeaStarita兩位科學(xué)家試圖改變這個(gè)局面。

既然攜帶特定某種變異的癌癥病人數量可能很少，而且還不停有新的變異被發(fā)現。那么是否可以在細胞中人為制造各種變異（包括之前未發(fā)現的變異），然后評價(jià)其作用呢？CRISPR/Cas9系統所擁有的基因組編輯能力，為科學(xué)家們提供了這種可能。

制造變異不是問(wèn)題，剩下的問(wèn)題就是如何評價(jià)每種變異的作用了。

這同樣也難不倒科學(xué)家們。

BRCA1基因對一種叫HAP1的人類(lèi)單倍體細胞系至關(guān)重要，BRCA1的功能缺失會(huì )嚴重影響HAP1的生存能力。因而，可以通過(guò)測定HAP1細胞的生存狀況，評估某種特定變異對BRCA1基因功能的影響。

制造變異和評估變異能力理論上都沒(méi)問(wèn)題了，那就開(kāi)始干吧。

研究者們精心挑選了大量BRCA1基因位點(diǎn)，都屬于該基因的要害部位。對于每一個(gè)位點(diǎn)，他們都通過(guò)CRISPR/Cas9系統在2000萬(wàn)個(gè)HAP1細胞中進(jìn)行編輯，制造變異。

隨后，將這些細胞培養特定的時(shí)間，分別評估這些基因變異給細胞造成的影響，進(jìn)行量化評分。他們一共得到了3893個(gè)基因變異的功能評分。通過(guò)評分來(lái)判斷該基因變異是良性的還是具有致病性的。

當然，這個(gè)“飽和基因組編輯”評分的可靠性，還要經(jīng)過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗。

在這些制造的變異中，有很多變異的作用在臨床中是已知的。研究者們將其功能評分與已知結果進(jìn)行比較，發(fā)現他們的評分對致病性預測的準確率令人贊嘆，AUC高達0.983！

研究人員曾懷疑過(guò)HAP1細胞的生存試驗是否能代表真實(shí)的生理狀態(tài)，但超過(guò)95%的預測準確率無(wú)疑打消了這種疑慮。

這表明，通過(guò)“飽和基因組編輯”評分區分基因變異的致病性是可靠的。

作者表示，他們研究的結果對臨床也具有指導意義。例如，BIC（TheBreastCancerInformationCore）數據庫中對BRCA1基因上的很多變異的解釋是互相矛盾的，而本實(shí)驗得到的結果可能可以更新現有的數據庫。

當然，研究人員表示這次只評估了BRCA1基因重要位點(diǎn)的變異，接下來(lái)兩年，他們要將評估范圍擴大到整個(gè)基因。屆時(shí)，我們對該基因的變異將有更加全面的了解。

目前，他們正在通過(guò)BrotmanBaty數據庫迅速發(fā)布新獲得的基因變異的信息，以幫助患者和臨床醫生弄清楚測序結果的意義。Starita博士希望這個(gè)數據庫能繼續擴大，以便于第一時(shí)間能為女性做出指導[6]。

現在雖然已經(jīng)能夠非常方便的得到測序數據，但絕大部分基因變異的功能都沒(méi)有被闡釋?zhuān)蟠笙拗屏嘶蚪M醫學(xué)的發(fā)展。而這個(gè)方法提供了一個(gè)解決這個(gè)問(wèn)題的機會(huì )。

Jay博士表示，他們將繼續利用“飽和基因組編輯”技術(shù)研究其他癌癥的風(fēng)險基因，測試更多罕見(jiàn)突變對人類(lèi)健康的影響。

希望“飽和基因組編輯”技術(shù)能為我們闡釋更多基因和基因變異的功能，推動(dòng)功能基因組時(shí)代的進(jìn)程，讓更多的人收益。