南京大学叶露鹏团队综述 | CRISPR介导的遗传筛选促进肿瘤免疫学的发展

学术   2024-07-30 18:50   北京  



近日,南京大学现代生物研究院叶露鹏团队在Science China Life Sciences发表题为“CRISPR-based genetic screens advance cancer immunology”的综述论文。该文回顾了CRISPR技术的出现和发展,系统梳理了CRISPR screen的技术路线、关键节点以及发展进程,重点关注了CRISPR screen技术及其在癌症免疫学中的应用,特别是在CD8+和CD4+ T细胞中的应用。CRISPR screen技术有效地促进了人们对免疫细胞和癌症的深入理解,并为癌症新疗法的开发提供了指导。




CRISPR系统最初从细菌的适应性免疫机制研究中被发现,最终被开发成为强大的基因编辑技术-CRISPR/Cas9以及相关技术。其功能除了高效且靶向切割基因组DNA,还被拓展出其他的功能,例如CRISPRa和CRISPRi。此外,科学家们还开发了不依赖DNA双链断裂的基因编辑工具-碱基编辑器,如胞嘧啶碱基编辑器(CBEs)、腺嘌呤碱基编辑器(ABEs)、糖基化酶碱基编辑器(GBEs)等。

CRISPR screen是基于CRISPR技术,能够通过对感兴趣的特定细胞类型进行基因扰动来挖掘潜在的基因功能。与RNAi介导的基因筛选相比,CRISPR screen具有显著优势,比如靶向性更强和扰动方式的多样性(基因敲除、抑制、激活和突变),还能针对更广泛的基因组目标(蛋白质编码基因、非编码区域和长非编码RNA)进行功能研究。

CRISPR screen已延伸出更多应用技术。为了克服难以捕捉到一次或两次扰动对细胞的全部影响,CRISPR筛选与单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术相结合,发展出Perturb-Seq、CROP-Seq、CRISP-Seq等技术。除此之外,还可以扩展到蛋白质条形码技术Pro-Codes、表观基因组分析技术Perturb-ATAC 和基于成像的合并CRISPR screen技术。

美国FDA目前已批准的免疫检查点抑制剂在临床上已取得了一些成功,但仍然有不少肿瘤患者在治疗过程中效果微弱或无效果,整体反应率低于20%。CRISPR screen是一种强大的技术,可用于在免疫细胞中揭示潜在的靶点,特别是针对CD8+和CD4+ T细胞的筛选,以此来开发新的治疗方法,弥补或是联合现有的治疗方案。CD8+ T细胞在保护机体免受病原体侵袭和肿瘤发生中发挥重要作用,所以CD8+ T细胞一直是癌症免疫治疗的研究重点,CRISPR介导的遗传筛选研究也越来越多。除了T细胞外,基于CRISPR的其他免疫群体的遗传筛选,如NK 细胞和巨噬细胞,在寻找新靶点和剖析抗肿瘤活性的潜在机制方面具有很高的应用前景。

CRISPR screen在T细胞上寻找新靶点的研究策略

CRISPR screen技术可以在小鼠和人T细胞中研究未知的免疫调控因子,包括与T细胞活化、杀伤、持久性、记忆、分化等相关的基因,为系统揭示T细胞功能和开发免疫治疗新策略提供技术支撑。

总之,CRISPR screen已被广泛应用于免疫肿瘤学领域的研究,有助于我们更好地了解和揭示肿瘤发生、转移、免疫逃逸、免疫新靶点发现等一些重要的的科学问题。


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《中国科学:生命科学》报道生物学、 医学和农学及生态学领域的基础研究与应用研究方面具有重要意义和创新性的最新研究成果。
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