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

然而，絕大部分女性可能沒朱莉那么幸運，因為他們攜帶的BRCA1基因變異，連科學家和醫(yī)生都不知道是否致癌[2]。而且，這個問題不僅存在于BRCA1，很多與癌癥相關(guān)的基因變異都面臨著這個問題。使得人們不能提前對癌癥進行預(yù)防和規(guī)避，讓病魔肆虐！

近日，美國華盛頓大學的JayShendure和LeaStarita博士終于為我們帶來了走出困境的希望。他們通過一種“飽和基因組編輯”的方法，明確解釋了BRCA1基因上近4000種變異類型的含義。這可以為女性癌癥的預(yù)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險。

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

BRCA1基因之所以會含有這么多種類型的變異，是因為它是一個總長81kbp的巨無霸基因。堿基數(shù)多，發(fā)生變異的概率自然也就大了。

而BRCA1基因的功能恰恰又非常重要。這個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，會誘發(fā)大量基因變異，使得腫瘤的發(fā)病風險大大增加[4]。

正因為如此，科學家才會非常關(guān)心BRCA1基因上的變異。但是，現(xiàn)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(jié)合基因測序，在臨床病人中反復觀察某種變異對癌癥的作用，以評估其功能。這需要一定數(shù)量的臨床樣本。然而，BRCA1基因變異的類型有數(shù)千種之多，而攜帶某一種特定類型變異的患者的數(shù)量可能很少，臨床數(shù)據(jù)不足以對這些罕見變異的功能進行評估。

第二種是通過實驗手段，檢測攜帶變異的基因?qū)ζ渌鶇⑴c的信號通路的影響。但是，通過生化實驗或者在細胞中基于cDNA進行實驗，都無法準確代表其在體內(nèi)的作用，何況還有很多變異是在非編碼區(qū)的。而且，還不停有新的變異被發(fā)現(xiàn)，用實驗進行評估的腳步跟不上新變異出現(xiàn)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兩位科學家試圖改變這個局面。

既然攜帶特定某種變異的癌癥病人數(shù)量可能很少，而且還不停有新的變異被發(fā)現(xiàn)。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(xiàn)的變異），然后評價其作用呢？CRISPR/Cas9系統(tǒng)所擁有的基因組編輯能力，為科學家們提供了這種可能。

制造變異不是問題，剩下的問題就是如何評價每種變異的作用了。

這同樣也難不倒科學家們。

BRCA1基因?qū)σ环N叫HAP1的人類單倍體細胞系至關(guān)重要，BRCA1的功能缺失會嚴重影響HAP1的生存能力。因而，可以通過測定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問題了，那就開始干吧。

研究者們精心挑選了大量BRCA1基因位點，都屬于該基因的要害部位。對于每一個位點，他們都通過CRISPR/Cas9系統(tǒng)在2000萬個HAP1細胞中進行編輯，制造變異。

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

當然，這個“飽和基因組編輯”評分的可靠性，還要經(jīng)過實踐來檢驗。

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(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)他們的評分對致病性預(yù)測的準確率令人贊嘆，AUC高達0.983！

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

這表明，通過“飽和基因組編輯”評分區(qū)分基因變異的致病性是可靠的。

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

當然，研究人員表示這次只評估了BRCA1基因重要位點的變異，接下來兩年，他們要將評估范圍擴大到整個基因。屆時，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BrotmanBaty數(shù)據(jù)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(yī)生弄清楚測序結(jié)果的意義。Starita博士希望這個數(shù)據(jù)庫能繼續(xù)擴大，以便于第一時間能為女性做出指導[6]。

現(xiàn)在雖然已經(jīng)能夠非常方便的得到測序數(shù)據(jù)，但絕大部分基因變異的功能都沒有被闡釋，大大限制了基因組醫(yī)學的發(fā)展。而這個方法提供了一個解決這個問題的機會。

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

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，推動功能基因組時代的進程，讓更多的人收益。