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早早早，不知什么時候開始，小編養(yǎng)成了以咱們公眾號推文開啟一天工作的習(xí)慣，不曉得有沒有跟我一樣的小伙伴呢~~~之前有跟大家簡單探討過基因編輯技術(shù)，今天接著整點(diǎn)兒細(xì)活，來看看CRISPR篩選技術(shù)是如何被應(yīng)用到腫瘤治療中去的。
日常啰嗦
CRISPR篩選作為一個強(qiáng)大的功能基因組學(xué)工具，在識別潛在治療靶點(diǎn)、探索藥物治療反應(yīng)等方面都非常有用！相關(guān)的文章也已經(jīng)發(fā)了不少，今天看的這篇呢，我愿稱之為論文界的拼圖達(dá)人，簡言之，就是將多個公開數(shù)據(jù)集進(jìn)行整合，根據(jù)自己的思路去做一些生信分析，然后就得到了一個漂亮的拼圖。這類文章的工作量通常不會太小，而且在研究路線的設(shè)計上也要有一定的亮點(diǎn)，那么，咱們就來看看今天這篇IF高達(dá)27+的文章有什么過人之處吧！
識別抗腫瘤免疫相關(guān)調(diào)節(jié)因子
首先，作者整合了17個檢測免疫介導(dǎo)的腫瘤清除相關(guān)調(diào)節(jié)因子的CRISPR篩選研究，包含皮膚癌、乳腺癌、肺癌等五大癌型（圖1.B），其中，大多數(shù)篩選用的都是腫瘤/免疫共培養(yǎng)系統(tǒng)（圖1.A），并且都是做的基因功能喪失(敲除基因)的篩選。此外，研究還涉及了5個ICB治療相關(guān)的CRISPR篩選。
根據(jù)作用，作者將基因分為sensitizer genes（對抗腫瘤免疫反應(yīng)有積極作用的基因）和resistor genes（促進(jìn)腫瘤免疫逃逸的基因），然后篩選至少在兩個screens中共有的基因，得到了181個sensitizers和427個resistors（圖1.C），并根據(jù)ESTIMATE-based、CYT、MHC等三個已知的免疫相關(guān)基因特征進(jìn)行進(jìn)一步過濾，sensitizer genes應(yīng)與這些特征負(fù)相關(guān)，resistor genes則應(yīng)與之正相關(guān)，最后得到65個功能sensitizer基因和40個功能resistor基因（圖1.D-E）。
功能分析
對篩選出來的105個基因，作者基于GO注釋計算兩兩基因之間的功能相似性得分（圖2.A），研究發(fā)現(xiàn)， resistors的內(nèi)部相似性更顯著，它們富集到了免疫相關(guān)的生物學(xué)過程，而sensitizer基因則主要參與代謝和生物合成過程（圖2.B）。
然后，研究分析了這兩類基因在TCGA不同癌型中的表達(dá)模式，可以發(fā)現(xiàn)，不論是基因上下調(diào)的比例還是失活事件的分布都存在著一定差異，后面作者也探討了不同癌型中，這兩類基因的功能特征。此外，作者還根據(jù)已有研究，篩選了與C1-C6免疫亞型相關(guān)的基因（圖2.D），C5特異性基因的失活與抗原加工呈遞有關(guān)，且C5亞型中sensitizers失活事件的發(fā)生數(shù)最高（圖2.E-F）。
癌型特異性
sensitizer基因的失活會促使腫瘤抵抗免疫攻擊，而resistor基因的丟失則可以增強(qiáng)免疫細(xì)胞對腫瘤的毒性作用，基于此，作者整理了包括免疫細(xì)胞、免疫檢查點(diǎn)基因和炎性細(xì)胞因子等在內(nèi)的具有抗/促腫瘤活性的免疫相關(guān)特征，利用回歸分析統(tǒng)計了每個sensitizer和resistor基因在所有癌型中相關(guān)的免疫特征，發(fā)現(xiàn)resistor基因與更多的免疫特征相關(guān)（圖3）。
由于C2免疫亞型具有免疫炎癥表型，因此研究利用TCGA C2亞型數(shù)據(jù)集，對105個sensitizer和resistor基因做了COX比例風(fēng)險回歸分析，識別出與預(yù)后顯著相關(guān)的3個sensitizer以及10個resistor genes。此外，通過對整合的ICB治療的數(shù)據(jù)集做生存分析，識別了與預(yù)后顯著相關(guān)的5個sensitizers和4個resistors（圖4.A）。然后，作者又進(jìn)一步篩選了與腫瘤增殖無關(guān)的基因，發(fā)現(xiàn)resistor基因是唯一一個與增殖無關(guān)，且在TCGA和ICB數(shù)據(jù)集的分析中均與預(yù)后顯著相關(guān)的基因（圖4.C）。通過兩個人類乳腺癌細(xì)胞系的驗(yàn)證，研究發(fā)現(xiàn)MON2的缺失使得腫瘤細(xì)胞對T細(xì)胞的殺傷作用胞更敏感。此外，MON2功能的喪失也會使得ICBs的治療反應(yīng)更佳（圖4.D-F），這一點(diǎn)通過anti-PD-1/PD-L1治療的客觀反應(yīng)率與MON2表達(dá)的負(fù)相關(guān)得到了證實(shí)（圖4.G）。這表明，抑制MON2的表達(dá)可能會增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫活性。
預(yù)測免疫治療反應(yīng)
在這里，作者利用基因相關(guān)的免疫特征數(shù)和CSF分析（圖5.A），選擇了4個sensitizers和2個resistors用以計算腫瘤內(nèi)在免疫評分(CTIS)，CTIS越高表明抗腫瘤免疫反應(yīng)越強(qiáng)。根據(jù)多個數(shù)據(jù)集的驗(yàn)證，研究發(fā)現(xiàn)CTIS與預(yù)后顯著相關(guān)，CTIS較高的患者，總體生存率也較好（圖5.B-C）。同CD8, CYT, IFNG等其他已知的特征相比，CTIS表現(xiàn)中等，更適合用來錦上添花。
識別潛在OGs/TSGs
腫瘤免疫調(diào)控會涉及到一些原癌基因和抑癌基因（OGs/TSGs），so，作者從OncoKB數(shù)據(jù)庫下載了已知的癌癥基因列表。當(dāng)OGs激活/TSGs失活時，若sensitizers的表達(dá)顯著下調(diào)，則認(rèn)為它們顯著相關(guān)，resistors與之相反。基于此假設(shè)，研究發(fā)現(xiàn)了159組sensitizers/resistors和OGs/TSGs間的相關(guān)關(guān)系（圖6.A），而且sensitizers傾向于和TSGs關(guān)聯(lián)，resistors則更多的和OGs有關(guān)（圖6.B）。
接下來，作者分別構(gòu)建了抗腫瘤免疫的正/負(fù)調(diào)控因子，并從CMap數(shù)據(jù)庫下載了藥物特征，采用特征匹配的方法（圖6.C），進(jìn)行藥物重定位，部分結(jié)果也得到了其他研究的證實(shí)（圖6.D）。
總的來說，這篇文章最大的發(fā)現(xiàn)就是挖掘出了MON2這一潛在的免疫治療靶點(diǎn)以及一些免疫治療的候選藥物，雖然沒有太突出的亮點(diǎn)，其他結(jié)果可能也不是特別好，但整個工作比較完整，而且?guī)讖垐D畫得也讓小編感覺很舒服，還是有借鑒之處滴~ 好了，今天就分享到這，have a nice day!
參考文獻(xiàn):
Li Y, Yang C, Liu Z, et al. Integrative analysis of CRISPR screening data uncovers new opportunities for optimizing cancer immunotherapy. Mol Cancer. 2022;21(1):2. Published 2022 Jan 2. doi:10.1186/s12943-021-01462-z.
Chow RD, Chen S. Cancer CRISPR Screens In Vivo. Trends Cancer. 2018 May;4(5):349-358. doi: 10.1016/j.trecan.2018.03.002. Epub 2018 Mar 30. PMID: 29709259; PMCID: PMC5935117.
