“基因魔剪”CRISPR/Cas9助力肝细胞癌(HCC)免疫治疗等研究

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发布日期:2022年04月07日
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“基因魔剪”CRISPR/Cas9助力肝细胞癌(HCC)免疫治疗等研究 


在世界范围内,肝癌是第六大最常见的癌症,也是第三大致死癌症。它最常见于撒哈拉以南的非洲和亚洲东部部分地区,包括中国、中国香港和中国台湾。肝癌的类型根据癌症起源的细胞类型分为5类,包括肝细胞癌(HCC)、肝纤维板层癌、胆管癌、血管肉瘤和肝母细胞瘤,其中最常见的是肝细胞癌

免疫治疗已成为肝细胞癌综合治疗不可或缺的一部分。免疫疗法已被证明对早期HCC、晚期HCC或肝移植后HCC复发的患者有效。目前有许多不同类型的靶向药和免疫疗法。科学家们目前也在紧锣密鼓地研究这些药物的最佳使用方法,以及如何更好地将这些靶向药与其他治疗肝癌的方法结合使用。这些靶向物如下表所示:

免疫治疗及靶向药靶点
NivolumabPD-1 (PDCD1)
PembrolizumabPD-1 (PDCD1)
CabozantinibPD-L1 (CD274)
RamucirumabVEGFR (KDR)
HMBD-001HER3 (ERBB3)
A2AFPAFP

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CRISPR/Cas9在肝癌模型中的应用

癌症涉及多个点突变、易位和染色体丢失增加,所以确定癌症中的驱动基因突变是一个挑战。因此,为了更全面研究肝癌,有必要对肝癌的发展进行建模,并开发具有人类疾病特征的肝癌模型。CRISPR/Cas9由于其高效和直接的基因编辑能力,能有效加快这一构建过程。癌症模型大致可分为两类:体外和体内。常见的体外模型是可以无限传代的肝癌相关细胞系。通过使用CRISPR/Cas9技术敲除特定基因,模拟肝癌发展过程中的突变,从而构建特定的肝癌模型。体内肝癌模型通常使用小鼠构建,通过将CRISPR/Cas9系统传递到小鼠的特定器官或组织,再经诱导致癌突变或染色体重排来构建肝癌模型

肝癌细胞系由于其转染效率低、单克隆生长困难等特性,在众多细胞系中属于难以培养及编辑的细胞系。源井生物拥有12年基因编辑经验,独家研发CRISPR-UTM技术,10倍高效地进行细胞系基因编辑,即使是肝癌细胞(如Hep-G2HuH7细胞)也能轻松进行编辑。现在更有开学促销,Hep-G2敲除细胞定制低至¥15,800元!如果您需要构建肝癌小鼠模型,源井生物可提供动物实验级别的高纯度、高滴度慢病毒和AAV,2680元起,快至3周交付!

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案例分析

肝细胞癌治疗新靶点SNORD17与P53网络的复杂关系

肿瘤抑制因子p53DNA损伤或癌基因异常激活的反应中被激活,诱导多种细胞过程,包括细胞周期阻滞、凋亡和衰老,研究表明p53HCC的发展中发挥着关键作用。许多非编码RNAp53信号网络中发挥重要作用,包括miRNAlncRNA,然而小核仁RNA(Small nucleolar RNAs, snoRNAs)p53调控网络中的作用还不太明确。针对这个问题,同济医院肝脏外科中心的研究团队通过使用CRISPR/Cas9技术对小核仁RNA SNORD17进行编辑,揭示了SNORD17p53信号通路在肝细胞癌的中的调控作用,为肝细胞癌的治疗提供了一个新的潜在靶点。
他们借助GEO数据库(Gene Expression Omnibus database)、Kaplan-Meier分析和 qRT-PCR分析筛选得到了肝细胞癌预后相关且在肝细胞癌组织中表达量上调的的小核仁RNA SNORD17。同时SNORD17HCC中的高表达与肿瘤体积增大、血管浸润呈正相关,推测SNORD17是在HCC临床检测中重要的snoRNA为了进一步研究SNORD17在肝细胞癌中的作用,研究人员构建了SNORD17基因敲除的Hep G2细胞(由源井生物提供SNORD17基因敲降的SK-Hep1细胞(图1 A)。在HCC细胞系中SNORD17基因的敲除和敲降均可显著抑制细胞增殖、克隆形成和G1/S期转变(图1 B~E)。流式分选发现,与对照组细胞相比,SNORD17基因的敲除和敲降均显著增加了肝癌细胞的凋亡(图1F)。为进一步研究SNORD17HCC生长中的作用,利用HepG2-WT细胞和HepG2-SNORD17-/-敲除细胞建立的皮下异种移植瘤模型,结果显示,与对照组相比,在HepG2细胞中敲除SNORD17显著降低了原位肝肿瘤体积和肿瘤重量(图1 G)。

图1


为了探索SNORD17促进肝癌发展的分子机制,研究人员通过mRNA表达谱检测Western Blot 检测Luciferase报告基因检测、增殖、克隆形成实验发现p53可以通过调控SNORD17的表达进而影响HCC细胞生长。

综上所述,SNORD17通过与MYBBP1A结合并抑制其转移到核质,从而抑制乙酰基转移酶p300调节的p53乙酰化。SNORD17在HCC中调节p53的稳定性和活性,增加了p53调控网络的复杂性,有望成为HCC治疗的新靶点。同时该项研究也进一步证实了snoRNAs在肿瘤发生中的关键作用,并可作为各种癌症的预后标志物,这对后续的癌症治疗研究也起到了一定的借鉴作用。点击查看案例详情>>


CRISPR/cas9介导的NSD1敲除通过NSD1/H3/Wnt10b信号通路抑制HCC的发展

有研究表明,核受体结合的SET结构域蛋白1 (NSD1)的体细胞失调与HCC的肿瘤发生有关,提示NSD1可能是这种恶性肿瘤的预后靶点。因此,为了研究NSD1如何通过调控Wnt/β-catenin信号通路调控HCC进展,Zhang等研究人员利用CRISPR/Cas9基因组编辑系统构建NSD1基因敲除细胞株,通过肝癌细胞增殖、迁移和侵袭等一系列实验研究NSD1基因敲除细胞株,以及通过染色质免疫沉淀法(ChIP)研究NSD1基因对组蛋白H3、Wnt10b和Wnt/β-catenin信号通路的调控作用。结果表明NSD1基因敲除可以抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。CRISPR/cas9介导的NSD1敲除促进了H3K27me3的甲基化,减少了H3K36me2的甲基化,从而抑制了Wnt10b的表达。结果表明,Wnt/β-catenin信号通路的失活抑制了肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭。


CRISPR/cas9介导的外显子跳跃内在激活β-catenin信号有助于HCC中的免疫逃逸

最近有研究通过对临床样本的综合分析,发现了肝细胞癌(HCC)的分子和免疫学分类,而CTNNB1 (β-catenin)突变亚型表现出免疫抑制肿瘤微环境的独特特征。为了阐明分子机制,Masafumi Akasu等研究人员通过修改lentiGuide-Puro质粒(Nat方法),开发了一种高效的基于多重CRISPR/ cas9的外显子跳跃基因组工程系统,该系统由张峰实验室提供。利用该系统首次构建β-catenin外显子3跳跃突变的人、小鼠肝癌细胞模型,促进核易位,激活Wnt/β-catenin信号通路。基因富集分析表明在激活β-catenin信号通路的HCC细胞中,免疫相关基因组下调。通过比较分析野生型和外显子3跳跃β-cateninHCC细胞之间的基因表达谱,发现在人肝癌细胞和小鼠肝癌细胞中,4种细胞因子的表达水平普遍降低。373个人类HCC样本的公开外显子组和转录组数据显示,在具有β-catenin热点突变的HCC肿瘤中,两种候选细胞因子基因CCL20CXCL2显著下调。T细胞杀伤试验和移植肿瘤组织的免疫组化分析表明,小鼠Ctnnb1Δex3肝癌细胞逃过了免疫监测。综上所述,研究发现由β-catenin信号激活控制的细胞因子可能有助于免疫逃逸,并为β-catenin突变的HCC亚型的癌症免疫治疗提供了新的见解。



源井生物基于传统的CRISPR/Cas9技术进一步研发了CRISPR-U™独家专利技术,具有更高的基因编辑效率,目前源井生物已凭借该技术成功构建了拥有近3000KO细胞的基因敲除细胞库包括上文提及的相关基因敲除细胞系如CTNNB1基因敲除A549细胞系/CTNNB1基因敲除HEK293细胞系、WNT10B基因敲除A549细胞系/ WNT10B基因敲除HEK293细胞系、SNORD17 基因敲除Hep G2细胞系等,我们还筛选出NF-kBHedgehogJAK-STATMAPKNotchPI3K-AktTGF-betaWnt 8大热门信号通路其中近800种关键基因构建敲除细胞系,现低至8000即可一周内获得成功敲除的KO细胞,轻松实现各类研究


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