CRISPR/Cas9组合筛选揭示了人类乳腺癌中相互作用的肿瘤抑制基因和治疗靶点的上位性网络
来源：本站原创 2021-10-27 10:07
大多数癌症是由多种基因改变驱动的，但这些改变在肿瘤发生过程中是如何协同作用的仍然是未知数。
大多数癌症是由多种基因改变驱动的，但这些改变在肿瘤发生过程中是如何协同作用的仍然是未知数。为了了解肿瘤抑制基因(TSGs)之间促进肿瘤遗传相互作用的机制，作者在人类乳腺上皮细胞中进行了组合CRISPR筛选和单细胞转录组分析。
正如预期的那样，乳腺上皮细胞中不同的驱动基因改变影响了能够诱导肿瘤形成的抑癌基因改变库。更令人惊讶的是，TSG相互作用网络由许多由3或4个基因组成的小集团组组成，以至于小集团中的每个TSG都与小集团中的所有其他基因显示出致癌合作。
遗传相互作用分析表明，主要合作的tsg具有重叠的功能，而不是独特的或互补的功能。CRISPR双敲除的单细胞转录组分析显示，协同促进肿瘤发生和生长因子独立的TSGs显示转录上位性，而非协同的TSGs则没有。这些上位性转录变化，既有缓冲作用，也有协同作用，影响了致癌介质和治疗靶点的表达，包括CDK4、SRPK1和DNMT1。重要的是，在该系统中，由PTEN和TP53等双失活的TSGs引起的上位性表达改变也在患者肿瘤中观察到，确立了这些发现与人类乳腺癌的相关性。
图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34561273/
除了一些例外，如早期慢性髓系白血病，人类癌症涉及多个驱动基因的改变。对于许多驱动基因改变的人来说，他们如何合作促进癌症的某些特征是已知的。这些特征包括它们在癌症进展中的相对时间和它们在不同致癌信号通路中的功能。然而，癌症在多大程度上是由驱动基因之间的遗传相互作用(上位性)引起的，而不是单个驱动基因效应的总和，这在很大程度上是未知的。
在过去的几年里，组合CRISPR筛选方法的发展使得系统分析哺乳动物系统中的遗传相互作用成为可能。然而，组合CRISPR本身并不能解决这些基因相互作用背后的生物学问题。最近，将聚合CRISPR筛选与单细胞转录组读数结合在一起的高含量表型方法已经出现，使得基于生长的表型效应可以与转录组范围的变化并行分析。这些工具和技术为人们提供了一个机会，系统地分析灭活的抑癌基因组合如何改变人类乳腺上皮细胞的生长特性和基因表达谱，以确定驱动基因合作的一般机制。人类乳腺癌基因组数据指导了作者的研究，也被用来作为实验转录组结果的基准。
TSG对的扰动促进体内肿瘤的发生。
图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34561273/
该研究的一个重要结果是，它证明了任何癌症的驱动基因相互作用可以系统地绘制，使用组合CRISPR筛选肿瘤生长或其他与转录组广泛变化并行的生理相关的生长效应。虽然可以不经筛选就发现上位性表达变化，但可以相信未来的工作是系统性的是很重要的。
三组研究人员此前发表了TP53和KRAS突变导致的基因差异表达，尽管这些报告描述了与这些表达变化相关的有趣的癌症生物学，但他们没有对几种配对突变进行系统分析，它们与了解驱动基因合作和多基因肿瘤进展的相关性有限。
值得注意的是，其中一组在白血病中显示了由协同基因改变BCR-ABL和NUP98- HOXA9诱导的协同转录改变，这表明他们观察到的与TP53和KRAS的协同可能是一种更普遍的致癌合作现象。结果表明，新的抗癌药物靶点可能从驱动基因相互作用引起的转录上位性的系统分析中识别出来。
作者发现，通过TP53和其他肿瘤抑制基因的改变，在乳腺癌细胞中协同上调的基因之一是CDK4，它编码FDA批准用于治疗转移性ER+/HER2乳腺癌药物的靶标。然而，目前没有数据表明TP53状态是否可以作为CDK4抑制剂的有用生物标志物。作者承认，该工作目前只是开放这一领域的第一步，并理解临床应用还有很长的路要走。在不就的将来期，严格测试协同改变基因的功能影响和药物性将是重要的，以确定它们是否可能成为抑制致瘤性的有用靶点。（生物谷
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