用“可逆基因敲除技术”创建肿瘤抑制基因小鼠模型

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    [生物通讯]研究人员创建出一个新型肿瘤抑制基因的小鼠模型，这个基因失活可以诱导一种儿童癌症的快速发展。由于该基因失活而导致的快速发作癌症的发现以及用于创建这个小鼠模型的技术很有希望用于与其它癌症形式有关的基因的研究。

    这个研究小组由Howard Hughes医学研究院(Howard Hughes Medical Institute,HHMI )的研究员Stuart H. Orkin以及HHMI的前博士后研究人员Charles Roberts领导，有关研究结果发表在2002年11月期的《癌细胞》(Cancer Cell)杂志上。Orkin与 Roberts现分别在波士顿儿童医院的Dana-Farber癌症研究所和哈佛大学医学院从事研究工作。

    这个名为SNF5的肿瘤抑制基因编码的蛋白是一个称为SWI/SNF的大型蛋白复合体的组成成分之一，这个复合体附着在染色质上调节基因的表达。染色质是细胞核内DNA与蛋白质的复合体。

    “已有直接的证据表明一些类型的染色质重排复合体可能在癌症中扮演着重要角色。”Roberts说。在1998年报道的一次关键发现中，法国研究人员证明，导致SNF5失活的突变存在于患有恶性横纹样瘤（malignant rhabdoid tumor)儿童的组织样品中。“这是最先引起我们兴趣的，我们正在处理的可能是一个新的肿瘤抑制基因。”Roberts说。恶性横纹样瘤非常罕见，但具有高度侵润性，通常出现于婴儿中。这些肿瘤对癌症疗法具有抵抗力，病人通常在诊断一年后死亡。

    有了SNF5可能与这些肿瘤有关的原始证据，Roberts、Orkin和他们的同事开始在小鼠中验证SNF5缺失确实会引起癌症。Roberts介绍说，问题是通常使用的基因敲除方法无法产生有用的横纹样瘤小鼠模型。

    “缺失SNF5基因的小鼠在胚胎发育早期就会死亡，因此不能用于癌症分析。”他说。“只缺失两个基因拷贝中的一个的小鼠只表现出相对低的肿瘤盛行性，有大约12个月的中间阶段才发作。”因此，虽然这些小鼠模型确实表明SNF5是发育所必需的，缺席该基因会引起癌症，但这些小鼠模型不能用于分析SNF5 缺失对这种形式的癌症产生何种影响。

    为创建出用途更广的小鼠模型，科学家求助于“条件性基因靶向技术(conditional targeting approach),这种技术使科学家可以敲除一些小鼠细胞中的SNF5基因而其它细胞则仍然保留该基因。这项技术需要对小鼠进行遗传改造，使SNF5基因能够在小鼠的整个胚胎发育过程中正常行使功能，但通过引入一个诱导化学分子又能成功将该基因在成年大鼠中敲除。这种化学诱导分子激活的一种酶可以切下SNF5基因。

    SNF5基因在小鼠中的缺失显示，SNF5是成年大鼠存活－－更确切地说，是成年大鼠的所有正常细胞存活所必需的。为了避过SNF5的致命性，创建出工作的癌症模型，Roberts 和Orkin对条件性基因靶向技术进行了改进。他们改造了基因敲除系统，使SNF5基因没有被删除，而是在被敲除的过程发生随机倒位。这样，在一些细胞中，SNF5 基因在化学分子诱导后仍然是正确的方向排序，而另一些细胞中SNF5 基因则发生倒位因此丧失功能。

    “这是对研究人员Kong-Peng Lam 和 Klaus Rajewski用来研究淋巴细胞的技术的改编，但这项技术还未用于癌症模型构建中。”Orkin介绍说。“这种方法的目的是使我们想要的基因被删除，而不是被切除后来回跳跃，然后随机以有活性或无活性的方位落脚在基因组中。”

    通过使用改编的技术，Orkin和 Roberts 创造出组织中含有正常和失活SNF5基因的细胞的量达到微妙的平衡的小鼠模型。这些小鼠中含有足够多SNF5功能正常的细胞使小鼠可以存活，但又含有足够数量的SNF5失活细胞来引起癌症。根据Orkin，这些经改造后含有“可逆性条件性倒位”敲除基因的小鼠立即表现出癌症发作症状。大多数小鼠都发展出恶性淋巴瘤，或血癌，但也有一些发展出横纹样瘤。

    “这些小鼠在短时间内显示出持久稳固的肿瘤形成迹象这一事实意味着我们能够用这些小鼠模型与其它遗传改造小鼠杂交，筛选出受影响的细胞通路。”Orkin说。“这对于将肿瘤抑制基因与一个已知的癌发生通路联系起来尤为重要。”最终，如果我们知道受影响的是哪一个通路，我们就能开发针对该通路的疗法。”Orkin和他的同事认为，可逆性基因敲除技术可以普遍用于其它一旦缺失就会产生致命影响的肿瘤抑制基因的研究。

生物通编译自BIO.COM