TP53-geenin muokkaus rintasyövässä CRISPR-Cas9-tekniikalla

Abstract

Syöpä on maailmanlaajuisesti yksi merkittävimmistä syistä ennenaikaiselle kuolemalle. Yleisin naisten syöpä ja syöpäkuolemaan johtava tauti on rintasyöpä. Rintasyöpä on epiteelin karsinooma, jossa hallitsemattomasti jakautuvat solut aiheuttavat rintakudokseen kasvaimen. Rintasyöpä voidaan luokitella eri tyyppeihin perustuen muun muassa sen alkamispaikkaan rinnassa sekä hormonireseptorien ilmentämiseen. Rintasyöpätyypin perusteella potilaalle laaditaan yksilöllinen hoitosuunnitelma, johon voi kuulua esimerkiksi leikkaushoitoa, kemoterapiaa sekä hormonaalista hoitoa. Tehokasta hoitoa ei kuitenkaan ole saatavilla kaikkein aggressiivisempiin ja metastasoituvimpiin rintasyöpätyyppeihin. Esimerkiksi kolmoisnegatiivinen rintasyöpä ei ilmennä lainkaan hormonireseptoreita, jolloin siihen ei voida kohdentaa hormonaalista terapiaa. Tämä rintasyöpätyyppi myös metastasoituu nopeasti. Metastasoituneet rintasyövät eivät reagoi hoitoihin yhtä hyvin kuin paikalliset kasvaimet, mistä syystä metastasoituminen johtaa usein kuolemaan. Uusia tehokkaampia hoitomuotoja tarvitaan siis lisää. Kiinnostava kohde uusille rintasyövän terapiamuodoille on jopa 30–35 % rintasyöpiä mutatoitunut TP53-kasvunrajoitegeeni. Tässä työssä tarkastellaan TP53-geenin muokkaukseen CRISPR-Cas9-tekniikalla liittyviä mahdollisuuksia, haasteita ja tulevaisuuden näkymiä rintasyövässä.

Toimivana TP53-geeni koodaa p53-kasvunrajoiteproteiinia, joka säätelee solun kasvua ja jakautumista ja huolehtii genomin ehjyydestä. Mutatoitunut TP53-geeni voi tuottaa toimimatonta p53-proteiinia tai se voi olla kokonaan inaktiivinen, jolloin p53-proteiinia ei tuotu lainkaan. Molemmissa tapauksissa geenin kasvunrajoiteominaisuudet ovat menetetty, jolloin solut voivat päästä jakautumaan hallitsemattomasti rintakudoksessa johtaen kasvaimen muodostumiseen. Mutatoituneena geenin toiminta voi lisätä rintasyövän kasvua ja leviämistä. Rintasyövässä tunnistettuihin mutaatioihin kuuluu esimerkiksi Tyr163Cys.

Tällä hetkellä suurin osa TP53-geeniin kohdennettavista terapioista toimivat vasta proteiinitasolla. Toimimaton p53-proteiini voidaan esimerkiksi pienillä lääkemolekyyleillä pakottaa laskostumaan toimivaan muotoon. Tekniikalla voidaan siis mutatoituneesta geenistä huolimatta saada kehoon toimivia p53-kasvunrajoittajaproteiineja. Proteiinitason hoidot ovat kuitenkin rajoittuneita muun muassa siksi, että ne toimivat vain sellaisiin rintasyöpiin, joissa p53-proteiinia ilmennetään. Genomitasolla TP53-geenin virheelliseen toimintaan voidaan puuttua esimerkiksi CRISPR-Cas9-tekniikalla.

CRISPR-Cas9-tekniikan avulla geenejä voidaan muokata nopeasti, tehokkaasti ja tarkasti. CRISPR-Cas9 koostuu kahdesta pääkomponentista: geenin oikeaan kohtaan kompleksin ohjaavasta RNA:sta ja DNA:n kaksoisjuosteen poikki leikkaavasta Cas9-endonukleaasista. Tekniikalla voidaan joko inaktivoida mutatoitunut, virheellisesti toimivaa proteiinia tuottava TP53-geeni tai korjata se oikein toimivaa proteiinia tuottavaksi. Tekniikkaa on hyödynnetty tutkimuksissa korjaamaan rintasyövässä esiintyvä Tyr163Cys TP53-mutaatio sekä inaktivoimaan TP53-geeni rintasyöpää mallintavissa organoideissa. Vaikka menetelmä onkin lupaava, tutkimusten etenemistä jarruttaa signalointireittien monimutkaisuus, TP53-geenin mutaatioiden heikko tunteminen, ja CRISPR-Cas9-tekniikan rajoitteet kuten hinta, genotoksisuus sekä muut turvallisuuskysymykset.

TP53-geenin muokkaus CRISPR-Cas9-tekniikalla rintasyövässä on vielä verrattain uusi, kehitteillä oleva menetelmä, joka ei ole vielä yltänyt kliinisiin kokeisiin asti. Jotta sen käyttö olisi mahdollista myös kliinisissä hoidoissa, pitäisi aiheesta tehdä vielä enemmän tutkimusta ja saattaa tutkimukset kliinisiin kokeisiin asti. Vielä pitäisi selvittää lisää TP53-geenien yleisimpiä mutaatioita rintasyövässä sekä niiden merkitsevyyttä eri rintasyöpätyypeissä. Lisäksi CRISPR-Cas9-tekniikan tarkkuutta, tehokkuutta sekä soluun viemisen menetelmiä tulisi kehittää. Tähän hoitomuotoon liittyy siis valtavan potentiaalin lisäksi suuria haasteita, joihin tulevaisuuden tutkimuksissa tulee keskittyä.