香港大學李嘉誠醫學院、香港中文大學生命科學學院、澳門大學衛生科學學院以及卡羅琳醫學院劉鳴煒修復醫學中心(香港)合作開發了一個可通過簡單步驟給既定基因組合作雙向或三向組合敲除效應的新平台,並藉此成功確定了有效的雙重或三聯療法組合,抑制卵巢癌細胞生長和抵抗柏金遜症的細胞毒性。相關成果已於期刊《Cell Reports》發表,並提交了專利申請。
港大今日(18日)公布有關研究成果時指出,幾乎所有生物過程都是由多個基因共同調節,包括那些疾病相關基因調控網絡。因此,醫療界開發了針對多靶點的聯合療法,特別是針對諸如癌症和神經退行性疾病等的複雜疾病,盡管該單獨測試所有可能性組合的傳統療法前景廣闊,但卻受限於昂貴的成本及大量人力的要求。
針對這一難題,研究團隊開發了CombiGEM-CRISPR v2.0系統,以指導要測試的藥物組合選擇,僅需一套gRNA寡核苷酸(oligos)即可構建高階多向篩選文庫,大大降低了成本。此外,針對於短條碼序列(barcode DNA sequence)的測序就足以識別有效的雙向和三向gRNA組合。據介紹,新平台的優點在於簡單以及可擴展性,該研究的第一作者周鵬博士說:「技術層面上,僅需一個複製步驟就可將單向gRNA文庫變為雙向,再多一個步驟就是三向。」
基因敲除可以用來模擬藥物抑制劑對其蛋白的影響,研究小組決定借助新平台,探索可用於第六大威脅香港女性健康的卵巢及不少香港長者罹患的柏金遜症的新型藥物治療組合。在對癌細胞的篩選中,研究小組發現三向敲除DNMT1+POLA1+EGFR或ERBB2,以及CDK4+MAP2K1+POLA1,及兩向敲除PARP1+DNMT1和CDK2+FKBP1A可以顯著抑制癌細胞的生長。
研究人員通過以上組合方式應用了每個基因的藥物抑制劑,發現這些藥物組合可協同抑制多種卵巢癌細胞系的生長。在另一個尋找抑制柏金遜症細胞毒性的成對藥物的篩選中,研究人員發現HSP90B1+HDAC2的雙重敲除有效地保護了細胞免受柏金遜症相關毒性所引起的死亡。此外,用於這兩種基因產物的匹配藥物組合亦有協同功效。
研究小組負責人黃兆麟博士估計,借助新平台,研究人員可以在3個月內完成從構建複雜的gRNA文庫確定有效的組合地任務。他稱:「很難想象如果逐一測試所有可能,將花費多少精力和金錢才能找出所有這些藥物組合。」
該工作的第二作者陳迦靜說,實際上,PARP抑制劑已被廣泛用作抗卵巢癌的一線藥物,其他小組也曾發現該研究中確定的組合之一(PARP1+DNMT1),可用於治療包括卵巢癌在內的多種癌症,他們希望CombiGEM-CRISPR v2.0系統能夠幫助篩選出更多有益於患者預料不到的藥物組合。