Nat:CRISPR剪除基因定功能新药物靶标 免疫疗法

邓文龙

Nature：利用体内CRISPR-Cas9筛选技术发现新的药物靶标来增强癌症免疫疗法

2017-07-20 21:10

图片来自Nature, doi:10.1038/nature23270

2017年7月20日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国达纳-法伯癌症研究所和波士顿儿童医院癌症与血液疾病中心等研究机构的研究人员开发出一种新的筛查方法，即利用CRISPR-Cas9基因组编辑技术在小鼠体内测试上千个肿瘤基因的功能。他们利用这种方法揭示出新的药物靶标，从而可能潜在地改进PD-1检查点抑制剂（一类新的有前景的癌症免疫疗法）的疗效。相关研究结果于2017年7月19日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“In vivo CRISPR screening identifies Ptpn2 as a cancer immunotherapy target”。论文通信作者为小儿科肿瘤学家W. Nick Haining博士。

这些研究人员报道剔除肿瘤细胞中的Ptpn2基因会使得它们对PD-1检查点抑制剂更加敏感。这些抑制剂释放免疫细胞上的“车闸”，使得它们能够发现和摧毁和癌细胞。

Haining说，“PD-1检查点抑制剂改变了很多癌症的治疗。尽管这类新的癌症免疫疗法在临床上取得成功，但是大多数患者并没有从PD-1阻断中获得临床益处。”

Haining说，这就促发人们进一步开展大量的临床试验来研究当与PD-1抑制剂联合使用时的其他药物是否能够增加对这种疗法作出反应的患者数量。

Haining说，“迄今为止所面临的挑战一直都是发现最为有效的免疫治疗靶标和优选发现那些与PD-1抑制剂联合使用发挥最好效果的靶标。因此，我们着手开发一种更好的系统来鉴定新的药物靶标，这些药物靶标可能协助身体自身的免疫系统攻击癌症。”

Haining继续说道，“我们的研究提示着大量的生物学途径可能能够被靶向，从而使得免疫疗法取得更大的成功。令人吃惊的是，其中的很多途径是我们从未预测过的。比如，若没有这种筛选技术，Ptpn2明显地就不会是癌症免疫疗法的一种好的药物靶标。”

筛选上千种潜在靶标

为了广撒网，论文第一作者、Haining实验室研究生Robert Manguso设计出一种基因筛选系统来鉴定癌细胞用来躲避免疫攻击的基因。他利用CRISPR-Cas9系统性地敲除黑色素瘤（一种皮肤癌）细胞表达的2368个基因。CRISPR-Cas9像一把分子剪刀那样发挥作用，在遗传密码的特定位点准确地切割DNA。Manguso随后能够鉴定出哪些基因当被剔除时会使得这些癌细胞对PD-1阻断更加敏感。

Manguso先是对黑色素瘤细胞进行基因改造，使得它们所有都含有Cas9，即作为CRISPR编辑系统一部分的“切割”酶。随后，通过使用一种病毒运送工具，他利用不同的“单向导RNA（sgRNA）”对每个癌细胞进行编程。通过与Cas9酶一起使用，这些sgRNA能够清除2368个不同的基因。

通过注射这些肿瘤细胞到小鼠体内和利用PD-1检查点抑制剂治疗这些小鼠，Manguso随后能够统计哪些接受编程的肿瘤细胞存活下来。那些死掉的肿瘤细胞因发生基因缺失而对PD-1阻断敏感。 利用这种方法，Manguso和Haining首次证实了已知的两种免疫逃避基因（PD-L1和CD47）的作用，靶向它们的抑制剂药物已用于临床试验中。他们随后发现许多新的免疫逃避基因，如果通过治疗手段加以抑制，就能够改进PD-1癌症免疫疗法。特别令人关注的是，其中的一个新发现的基因是Ptpn2。

Haining说，“Ptpn2通常会抑制让癌细胞窒息的免疫信号通路。剔除Ptpn2会激活这些免疫信号通路，使得肿瘤细胞生长得更慢，而且当遭受免疫攻击时更容易死掉。”

取得更多进展

利用这种新的筛选方法，Haining团队正在快速地扩大他们的工作以便进一步寻找新的可能增强免疫治疗的药物靶标。

Haining说，他们正在扩大他们的方法：从一次筛选几千个基因到最终能够筛选整个基因组，从筛选黑色素瘤到筛选结肠癌、肺癌和肾癌等。

与此同时，尽管更多新的潜在药物靶标即将出现，Haining团队正在基于他们关于Ptpn2的发现采取行动。

Haining说，“我们正在努力思考Ptpn2抑制剂看起来像是什么样子。很容易想象制造一种关闭Ptpn2的小分子药物。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Robert T. Manguso, Hans W. Pope, Margaret D. Zimmer et al. In vivo CRISPR screening identifies Ptpn2 as a cancer immunotherapy target. Nature, Published online 19 July 2017, doi:10.1038/nature23270

http://news.bioon.com/article/6706972.html

http://www.nature.com/nature/jou ... oxtrotcallback=true



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