Nature:CRISPR-Cas9 系统迅速敲除上千基因,寻找肿瘤免疫疗法新药

这项由小儿肿瘤学家 W. Nick Haining, B.M., B.Ch 领导的研究团队报道称,缺失肿瘤细胞 Ptpn2 基因,能让它们更易受 PD-1 检查点抑制剂影响。PD-1 阻断剂能解开免疫细胞 “手刹”,使其更易找到并摧毁癌细胞。 “PD-1 检查点抑制剂已经改变了很多癌症治疗,” 哈佛医学院副教授、麻省理工学院 & 哈佛大学 Broad 研究所准成员、Haining 博士说。“尽管这类新型癌症免疫疗法在临床实验上取得了成功,但大多数患者并不能从 PD-1 阻断剂上获得临床效益。这个现象引发了一系列额外试验,研究是否有其他药物与 PD-1 抑制剂联合使用可以提高对治疗有反应的癌症患者人数。” 筛选数以千计的潜在目标 Haining 实验室的研究生、本文一作 Robert Manguso 为 “广撒网筛选” 设计了一个能识别帮助癌细胞逃避免疫攻击的基因的遗传筛选系统。他用 CRISPR-Cas9“分子剪刀” 系统地敲除了黑色素瘤皮肤癌细胞中 2368 个表达基因,从而鉴定哪些基因被删除后癌细胞更容易受 PD-1 阻断。

首先 Manguso 将 Cas9 人工插入黑色素瘤皮肤癌细胞中,然后用病毒载体将遗传密码不同的 “单引导 RNA” 序列分别转染进每个细胞。长度约 20 氨基酸的 sgRNA 与 Cas9 酶结合,使 2368 种不同基因逐一被淘汰。再将工程肿瘤细胞注入小鼠体内,并用 PD-1 检查点抑制剂处理小鼠。根据肿瘤细胞存活率,Manguso 筛选出了对 PD-1 阻断敏感的基因缺失类型。

大规模基因敲除筛选结果显示,2 个已知基因,PD-L1 和 CD47,是免疫逃避的帮凶,令人欣喜的是,这两种基因的抑制药物已在临床试验中。

随后他们发现了多种新免疫逃避者,通过抑制它们将有助于 PD-1 癌症免疫治疗。其中,一个特别的基因名叫 Ptpn2。“Ptpn2 喜欢把刹车装置放到能扼杀肿瘤的免疫信号通路上,”Haining 说。“删除 Ptpn2 后,免疫信号通路变顺畅了,肿瘤细胞由于更容易受免疫攻击,开始缓慢生长。”Haining 补充道:“我们正在努力思考 Ptpn2 的抑制剂应该长啥样子,做一个能关闭 Ptpn2 的小分子药物不是难事儿。”

Haining 正利用该种基于 CRISPR 的筛查方法,迅速扩大研究范围以寻找新药靶点。Haining 说,我们的单次是筛选数目可达数千个基因,我们的目标是最终筛选整个基因组,然后从黑色素瘤迁移到结肠癌、肺癌、肾癌等。他组建了一个大型团队以应付接下来大规模筛选工作的技术挑战。

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