文献解读 |空间CRISPR基因组学用于鉴定肿瘤微环境调节因子

莘蒂蕊拉

研究背景
肺癌是生存率最低的癌种之一，尽管癌症患者的总生存率提高了2倍多，但肺癌患者的生存率几乎没有提高。目前仅有5%的肺癌患者生存期超过10年。造成这一困境的原因之一是业界缺乏针对肺癌的治疗靶点。
3月31日，Cell刊登了美国纽约洲西奈山伊坎医学院等机构的联合研究，题为“Spatial CRISPR genomics identifies regulators of the tumor microenvironment”的文章。研究团队通过原位CRISPR和10X空间转录组学等技术，发现了控制肺部肿瘤生长、免疫疗法应答以及肿瘤微环境的调节基因。本文侧重关注利用这两种高通量生物技术的结合，提高肺癌研究中新靶点挖掘的效率。



文章发表在Cell

主要内容
作者设计、实验并挖掘出了35个核心候选基因，其中包括细胞因子信号通路的调节因子以及参与免疫细胞相互作用的配体和分泌因子。利用CRISPR基因敲除技术，将这35个的基因慢病毒载体文库注射于11 只小鼠肺癌模型中。同时敲除后可对每个核心基因进行量化分析，发现TGFβ受体2（Tgfbr2）-KO和Socs1-KO均促进了肿瘤生长，前者是导致基质重塑并诱导高纤维粘液性肿瘤的发展，而后者则与两种低分化的肿瘤病变类型的发生相关（胸膜斑块和鳞状肿瘤）。Perturb-map多重成像显示Tgfbr2-KO的肿瘤明显排斥免疫细胞，尤其是CD4+和CD8+ T细胞，而Socs1-KO的肿瘤则表现出高度T细胞浸润，并且这些现象仅局限于对应基因敲除细胞所在的区域范围内，即便是相邻的部位都没有相似的趋势。




图1. Perturb-map多重成像鉴定CRISPR基因敲除后调节肿瘤发展和结构的基因。来源：Cell

进一步利用10X空间转录组技术，证实了CRISPR敲除后，不同基因表达变化对肿瘤状态的影响，并且深入挖掘了相关的基因特征表达谱。Tgfbr2-KO导致肿瘤中TGFβ表达增加以及TME中TGFβ通路的激活，这解释了Tgfbr2-KO肿瘤中观察到的基质重塑和免疫排斥的可能机制是成纤维细胞的TGFβ被激活。证实了Tgfbr2-KO重塑了KP肺癌的TME。



图2. 10X空间转录技术，分析了CRISPR基因敲除后控制肿瘤生长特异的基因表达特征。来源：Cell

结语
本研究通过多重成像和10X空间转录组学技术在组织内实现混合CRISPR筛选，拓宽了可以在功能基因组筛选中研究的基因类型和功能。Perturb-map和10X空间转录组技术，二者结果得到相互印证，可用于评估不同基因模型中肿瘤生长、形态和免疫细胞招募情况；精确区隔了CRISPR敲除细胞所在位置特征以及其对邻近区域的影响。
参考文献：
Dhainaut et al., (2022). Spatial CRISPR genomics identifies regulators of the tumor microenvironment. Cell, https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.02.015

候鸟南山

楼主呀，，，您太有才了。。。