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Nature子刊 | 张锋团队通过CRISPR激活筛选,发现癌症免疫治疗耐药性关键基因

控制肿瘤对免疫治疗耐药的细胞过程仍然知之甚少。

2022年3月25日,博德研究所/麻省理工学院张锋团队在Nature Communications 在线发表题为“CRISPR activation screen identifies BCL-2 proteins and B3GNT2 as drivers of cancer resistance to T cell-mediated cytotoxicity”的研究论文,该研究为了深入了解这些过程,对使人类黑色素瘤细胞逃避细胞毒性 T 细胞杀伤的基因进行基因组规模的 CRISPR 激活筛选。四种候选基因(CD274 (PD-L1)、MCL1、JUNB 和 B3GNT2)的过表达赋予了多种癌细胞类型和小鼠异种移植物的抗性。
通过研究耐药机制,该研究发现 MCL1 和 JUNB 调节线粒体凋亡途径。JUNB 编码一种转录因子,它下调 FasL 和 TRAIL 受体,上调 MCL1 相关 BCL2A1,并激活 NF-κB 通路。B3GNT2 编码一种多聚-N-乙酰乳糖胺合酶,该酶靶向超过 10 个配体和受体,以破坏肿瘤和 T 细胞之间的相互作用并减少 T 细胞活化。候选基因的抑制使肿瘤模型对 T 细胞细胞毒性敏感。总之,该研究结果表明,系统的功能获得性筛选可以阐明耐药途径并确定癌症免疫治疗的潜在靶点。

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通过利用免疫系统的细胞毒性T细胞来消除癌细胞,癌症免疫疗法改变了癌症治疗的基础,并取得了显着的临床成功。然而,对免疫治疗的耐药性是一项重大挑战,阐明赋予耐药性的细胞途径对于开发替代和辅助策略以扩大免疫治疗范围至关重要。小规模研究已经确定了少数基因,包括 CD274 (PD-L1),这些基因使肿瘤能够逃避免疫系统,特别是 PD-L1 抑制一直是正在进行的临床开发的重点。
最近,使用 CRISPR 进行的大规模功能丧失遗传筛选已经确定了在抗原呈递、干扰素-γ (IFNγ) 感应、肿瘤坏死因子 (TNF) 和自噬途径中介导对 T 细胞诱导的细胞毒性抗性的其他基因。然而,在功能丧失筛选中,可以被抑制以使肿瘤对免疫疗法敏感的候选基因被耗尽。由于耗尽筛选比富集筛选具有更低的动态范围,因此更易于处理的方法是执行功能增益筛选以富集在上调时赋予抗性,并且理论上可以被抑制以使肿瘤对免疫疗法敏感的基因。
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MCL1 和 JUNB 参与介导 T 细胞细胞毒性抗性的途径的示意图(图源自Nature Communications 
在这里,该研究进行了基因组规模的 CRISPR 激活 (CRISPRa) 筛选,以抵抗 T 细胞的细胞毒性。该研究的筛选确定了四种候选基因(CD274 (PD-L1)、MCL1、JUNB 和 B3GNT2),这些基因在上调后使人类黑色素瘤细胞能够逃避多种癌细胞类型和小鼠异种移植物中的 T 细胞杀伤。该研究阐明了候选基因的机制,发现 MCL1 和 JUNB 调节线粒体凋亡途径以促进耐药性。
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示意图显示 B3GNT2 修饰的肿瘤细胞表面配体和受体,以破坏与介导细胞毒性的 T 细胞的相互作用(图源自Nature Communications 
JUNB 编码一种转录因子,它下调 FasL 和 TRAIL 受体,并激活 NF-κB 通路。该研究发现编码聚-N-乙酰乳糖胺合酶的 B3GNT2 在orthogonal途径中起作用,以靶向超过 10 个配体和受体,以破坏肿瘤和 T 细胞之间的相互作用并减少 T 细胞活化。候选基因的抑制使肿瘤模型更容易受到 T 细胞细胞毒性的影响。总之,该研究结果表明,使用系统的功能获得性基因筛选来阐明耐药途径并确定潜在的治疗靶点,以扩大癌症免疫治疗的功效是可行的。

参考消息:
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29205-8


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