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CRISPR/cas9文库筛选发现免疫调节药物耐受机制,提出新的治疗方案
日期: 2019-09-27 10:46 浏览: 2178

       免疫调节药物沙利度胺、来那度胺和波莫里度胺在临床前研究中已被证明能够靶向和触发骨髓微环境中多发性骨髓瘤细胞的细胞毒性,并在多发性骨髓瘤细胞的的初始、挽救和维持治疗中具有显著的临床疗效。其作用机制主要是通过激活CRL4CRBN E3泛素连接酶,靶向对骨髓瘤细胞存活、泛素化和破坏至关重要的B细胞特异性转录因子IKZF1和IKZF3。来那度胺能激活CRBN-CRL4 E3泛素连接酶,降解定位于5q染色体编码的一种新的靶向蛋白,即酪蛋白激酶1A1(CSNK1A1),CSNK1A1被降解后,其作为转录因子启动细胞增殖的作用也就随之消失。但是CRBN蛋白与免疫调节药物的敏感性的关系还没有研究。

       发表在Leukemia杂志上的这篇文章就对CRBN蛋白与免疫调节药物的敏感性的关系做了深入的研究。


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       该研究利用CRISPR-Cas9技术,在多发性骨髓瘤细胞中进行了全基因组筛选,寻找能够进一步提高免疫调控类药物疗效的潜在靶点。该文章使用的GeCKOv2文库能针对细胞内的19050条基因(每条基因被6条sgRNA所靶向)和1864条微RNA(每条微RNA被4条sgRNA所靶向),这能确保筛选的覆盖率。

       筛选流程如下:CRISPR-Cas9文库扩增--感染MM1S细胞--使用泊马度胺进行药物筛选--收取药物筛选7d,14d,21d的实验组及对照组细胞进行高通量测序。


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       通过对测序结果的sgRNA进行分析,得到除CRBN外的9个COP9信号体(COP9 signalosome)亚基中,有7个与免疫调控类药物的疗效有关,所以理所当然的就把重点聚焦到了这7个COP9信号体(COP9 signalosome)亚基中了。


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        在多发性骨髓瘤细胞中单独敲除了编码这7个亚基的相应基因,研究表明,这些基因的缺失,会让癌细胞对泊马度胺和来那度胺这两种药物产生抗性,而背后的机理可能是降低CRBN的表达水平。


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       文献表明泊马度胺可以降解IKZF3, 将MM细胞中的CSN6敲除后,泊马度胺诱导的IKZF3降解也会有所恢复。


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       之前的研究表明CRBN可以被SCFFbxo7 E3泛素连接酶靶向降解,同时,也发现CSN2敲除MM细胞中cul1泛素化水平显著升高(图3a),这与CSNs在负调控SCF泛素连接酶活性中的作用一致,剔除Cul1(图3b)或Fbxo7(图3c)后,CSN2或CSN6敲除MM细胞中的CRBN蛋白水平完全恢复到野生型细胞的水平;更重要的是可以重新使这些CSN敲除MM细胞对泊马度胺诱导的细胞毒性敏感(图3d,e)。


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       CSN能防止CRBN被降解,起到稳定后者的作用,从而让免疫调控类药物更为有效。那么使用蛋白酶体抑制剂来防止CRBN的降解会有什么效果呢?接下来,作者使用了硼替佐米和泊马度胺一起处理MM细胞后发现细胞中的CRBN蛋白也会恢复到原来的水平,且可以抑制MM1S细胞的增殖活性。泛素连接酶抑制剂MLN4924也可以得到同样的效果。


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       最后总结一下,CSN9信号体复合物抑制SCFFbxo7 E3连接酶相关的CRBN降解活性; 相反,CSN9信号体功能的丧失激活SCFFbxo7复合物,增强CRBN的降解,并赋予IMiD抗性。最后,蛋白酶体抑制剂或NAE抑制剂可以抑制降解并维持CRBN的水平,从而提高对亚胺类药物的敏感性。这些研究确定了新疗法的目标,以增强对亚胺类药物的敏感性或克服耐药性。


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