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本文由英国Wellcome Sanger Institute转化癌症基因组学的科研人员10月18日在线发表于Nature Genetics杂志。原文衔接请点击文章最后的阅读原文。
碱基编辑筛选确定癌症药物耐药机制的遗传图谱
类器官在本研究中的应用
模拟肿瘤微环境：类器官作为三维模型，可以更准确地模拟肿瘤微环境，相比于传统的二维细胞培养，更具生理相关性。这对于理解肿瘤如何与免疫细胞相互作用以及如何响应治疗至关重要。
测试药物反应：研究利用类器官评估各种肿瘤药物的疗效。通过将肿瘤类器官与T细胞共同培养，研究人员能够分析不同基因改变如何影响类器官对治疗的敏感性及其免疫反应。
基因操作：类器官可以通过CRISPR-Cas9等技术进行基因改造，研究特定基因功能及其在药物耐药性中的作用。这有助于识别可能影响治疗效果的遗传变异。
患者来源模型：使用患者来源的类器官（PDOs）使个性化医疗成为可能，因为这些模型能够反映个体肿瘤的遗传和表型特征，从而提高了研究结果对患者反应的相关性。
高通量筛选：类器官为药物反应的高通量筛选提供了便利，有助于发现有效的治疗组合及新的治疗靶点，尤其在克服药物耐药性方面至关重要。
免疫相互作用研究：该研究强调了类器官在研究肿瘤细胞与免疫细胞相互作用中的作用，这对于理解免疫逃逸机制并开发包含免疫检查点抑制剂的联合治疗非常重要。
类器官在本研究中发挥了重要作用，提供了一个有效的模型，用于研究肿瘤生物学、药物反应及耐药性的遗传基础，从而为开发更有效的癌症疗法做出了贡献。
文章创新点
同源细胞系的开发：该研究生成了46个同源HT-29基因编辑细胞系，这使得研究人员能够精确地探讨基因组变异及其对药物耐药性的影响。这种在细胞系开发中的精细化研究远超以往未能采用如此全面方法的研究。
专注于药物耐药机制：研究着重阐明了药物耐药性变异如何驱动免疫逃逸，具体指出这些变异如何影响抗原呈递相关关键基因（如B2M和HLA）的表达。这对于理解癌症治疗与免疫反应之间的相互作用至关重要。
单细胞转录组学的整合：通过使用单细胞转录组学对药物耐药变异进行分类，这一方法是该领域的创新。这种技术提供了对变异如何影响药物耐药性和免疫逃逸的更深入理解，有助于制定更有效的治疗策略。
患者分层的潜力：研究结果表明，通过追踪循环肿瘤DNA中的变异可以更好地进行患者分层，特别是用于药物“假期”的计划。这可能有助于制定更个性化的治疗方案，增强治疗效果并减少不必要的副作用。
组合疗法的见解：该论文支持将靶向治疗与免疫检查点抑制剂联合使用的合理性，尤其是在初治患者中，表明这样的联合治疗可能更加有效。这一发现可能影响未来的临床策略并改善患者的治疗结果。
文章解析
背景
药物耐药性是癌症治疗中的一个重大挑战，往往限制了治疗的长期效果。理解这种耐药性的遗传基础对于开发更有效的治疗策略至关重要。本研究旨在通过CRISPR碱基编辑突变筛选，识别针对十种肿瘤药物的耐药机制，重点研究这些变异如何影响药物敏感性和免疫逃逸。
结果
研究发现了四类功能性蛋白变异，这些变异调节了药物敏感性。通过单细胞转录组学，研究揭示了这些变异作用的不同机制，包括诱导药物依赖性细胞状态。特别地，研究功能验证了一种使肺癌细胞对EGFR抑制剂敏感的表皮生长因子受体（EGFR）变异。这些发现表明，某些变异可以通过替代性抑制剂来克服耐药性，为变异与功能的映射提供了指导，具有患者分层和治疗组合的潜在应用。
研究结果支持将靶向治疗与免疫检查点抑制剂联合使用的合理性，尤其在初治患者中，这样的组合可能更加有效。研究强调了碱基编辑筛选在设计新型抑制剂、针对药物耐药蛋白以及验证药物作用机制方面的重要作用。这些见解将显著提升对新型治疗药物获得性耐药机制的理解，潜在地提高癌症治疗的效果。
技术方法
研究利用CRISPR碱基编辑突变筛选，在四种癌症细胞系中引入了32,476种变异，涉及11个癌症相关基因。通过计算平均log 2倍数变化（L2FC）值和z分数，研究确定了药物敏感和耐药的变异。此外，单细胞转录组学用于分类这些变异对药物耐药性和免疫逃逸的功能影响。
研究的局限性
尽管研究提供了宝贵的见解，但其局限在于重点集中在特定的癌症细胞系和变异上。研究结果能否推广至其他癌症类型或患者群体，仍需进一步验证。此外，研究未充分探讨CRISPR编辑的潜在脱靶效应，这可能会影响结果的解释。总体而言，该论文通过全面的方法深入研究了癌症中的药物耐药性，为未来治疗策略提供了重要的应用前景。
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