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展现CRISPR潜力:研究团队合作找到潜在新靶点

来源:药明康德 2019-04-03 12:15

 

CRISPR-Cas9基因编辑技术自问世以来,得到了学术界与产业界的极大关注。因其在基因组编辑上的便捷性和实用性,许多研发人员正在积极应用这一重磅技术,助力创新靶点的发现。2019年1月,在癌症领域知名的《Leukemia》期刊上,由上海科技大学、哈佛大学和药明康德主导的研究团队就为我们带来了绝佳案例:通过CRISPR-Cas9进行全基因组筛选,找到了一个有望增强免疫调控类药物疗效的潜在靶点,用以多发性骨髓瘤的治疗。我们也很高兴地看到来自药明康德肿瘤和免疫部的周文荣博士、彭镇刚博士和仓勇博士共同领导了这项研究,其中周文荣博士和仓勇博士分别是该研究的共同第一作者和通讯作者。

多发性骨髓瘤是一种病发于骨髓的血液癌症,在所有癌症病例中约占1%。目前,这种癌症有多类治疗方案,包括了自体干细胞移植、免疫调控类药物、蛋白酶体抑制剂、单克隆抗体、以及组蛋白去乙酰化酶抑制剂等。尽管这些具有不同机理的治疗方案极大改善了患者的预后,多发性骨髓瘤的耐药和复发依旧是亟待解决的问题。

近年来,以沙利度胺(thalidomide)、来那度胺(lenalidomide)、以及泊马度胺(pomalidomide)为代表的免疫调控类药物(IMiD)引起了业界的广泛兴趣。它们不仅在临床前试验中彰显了多发性骨髓瘤的治疗潜力,还在临床上取得了积极的疗效。从机理上看,这些药物能够激活CRL4CRBN泛素连接酶,靶向并降解癌细胞所必需的IKZF1与IKZF3,从而起到治疗作用。

顺着这一发现,参与本研究的科学家们利用CRISPR-Cas9技术,在多发性骨髓瘤细胞中进行了全基因组筛选,寻找能够进一步提高免疫调控类药物疗效的潜在靶点。首先,他们扩增了筛选所需的CRISPR慢病毒库,用于转染多发性骨髓瘤细胞。具体来看,这套CRISPR库能针对细胞内的19050条基因(每条基因被6条sgRNA所靶向)和1864条微RNA(每条微RNA被4条sgRNA所靶向),这能确保筛选的覆盖率。

转染之后,这些细胞被分为两组,一组接受泊马度胺,另一组接受DMSO作为对照。在接下来的3周里,研究人员们每周进行采样和深度测序分析,探索哪些基因和微RNA在敲除之后,会影响到泊马度胺对癌细胞的杀伤。

筛选结果表明,与泊马度胺的疗效关系最紧密的是CRBN基因,其编码的蛋白正是泊马度胺直接激活的对象,证明了这一筛选的可靠性。在CRBN之外,研究人员们也敏锐地发现,9个COP9信号体(COP9 signalosome)亚基中,有7个与免疫调控类药物的疗效有关,它们也顺理成章地成为了科学家们的研究重点。

为了确认这一筛选结果是否具有可重复性,研究人员们又在多发性骨髓瘤细胞中单独敲除了编码这7个亚基的相应基因。后续的研究表明,这些基因的缺失,的确会让癌细胞对泊马度胺和来那度胺这两种药物产生抗性,而背后的机理可能是降低CRBN的表达水平。304位人类患者的数据也佐证了这一点:临床数据表明,CSN亚基的表达水平,与CRBN基因的表达水平呈正相关。

这又是为什么呢?进一步的研究发现,原来CSN能防止CRBN被降解,起到稳定后者的作用,从而让免疫调控类药物更为有效。而如果利用类似的机理,使用bortezomib等蛋白酶体抑制剂来避免CRBN的降解,也可以让多发性骨髓瘤细胞对药物更为敏感。这不仅为CSN的作用机理提供了有力支持,还表明免疫调控类药物与蛋白酶体抑制剂有潜力作为组合疗法,产生协同效果。

论文的最后,研究人员们总结指出,利用全基因组CRISPR-Cas9筛选技术,他们找到了调控多发性骨髓瘤细胞敏感性的全新分子机制。这一发现带来了潜在的创新靶点,有望克服免疫调控类药物的耐药性,更好地为患者带来治疗。

如果这些成果能顺利转化为创新治疗方案,无疑是对多发性骨髓瘤患者的一大福音。在这里,我们再次祝贺参与这项研究的所有科研人员,并期待CRISPR-Cas9基因编辑技术能在将来得到更为广泛的应用,为我们带来更多治疗疾病的洞见。(生物谷Bioon.com)

 

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