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CRISPR+类器官,林德晨团队揭示
胃食管癌
发生发展机制,并发现潜在药物
2022-12-05
·
生物谷
基因疗法
核酸药物
这项研究建立了一个研究早期GEJ肿瘤的类器官疾病模型,揭示了早期GEJ肿瘤
TP53
/
CDKN2A
失活相关的促癌机制,确定了在GEJ肿瘤发生过程中的关键代谢和表观基因组变化,有助于GEJ肿瘤的早期诊断和
根据世界卫生组织国际
癌症
研究署(IARC)发布的2020年全球
癌症
负担数据,全世界每年新增
胃癌
和
食管癌
患者超过160万人,它们每年夺走超过130万人的生命,成为仅次于
肺癌
的第二大
癌症
死亡原因。根据美国癌症协会的数据,其中胃食管交界部(GEJ)腺癌在最近几十年里发病率增长了2倍多。胃酸反流、吸烟和
幽门螺杆菌感染
,是胃部和食管公认的
癌症
风险因素。
然而,
癌症
究竟是如何从胃和食管的交界处开始的,目前还不清楚,这很大程度是因为缺少GEJ癌症的早期疾病研究模型,GEJ
癌症
通常被归类于
食管癌
或
胃癌
。近年来发展起来的类器官技术为建立GEJ
癌症
模型提供了新的机会。
近日,
南加州大学
林德晨团队与
约翰·霍普金斯大学医学院
Stephen Meltzer
团队合作,在 Science 子刊 Science Translational Medicine 上发表了题为:Generation and multiomic profiling of a TP53/CDKN2A double-knockout gastroesophageal junction organoid model 的研究论文。
该研究从健康人体组织中培育了一个GEJ类器官,并使用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除了两个关键抑癌基因
TP53
和
CDKN2A
,从而揭示了早期GEJ肿瘤的发生发展机制,并在此基础上发现了GEJ
癌症
的治疗靶点——血小板激活因子(PTAF),使用siRNA或小分子抑制剂抑制PTAF,能够减缓或停止GEJ肿瘤生长。
这项研究不仅有助于识别GEJ肿瘤生长过程中发生的关键变化,还为未来的研究建立了策略,以帮助理解其他器官的
肿瘤
。
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来源: 生物谷
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来源: 生物谷
论文通讯作者林德晨研究员(左),论文第一作者Zhao Hua(右)
研究团队从接受上消化道内窥镜检查的患者身上提取正常的人体活检组织,进而创建了GEJ类器官疾病模型。这些类器官由来自干细胞的3D细胞集合组成,这些干细胞可以复制器官的特征或功能。
TP53
和
CDKN2A
是两种重要的抑癌基因,这两种基因的失活会在GEJ肿瘤发生的早期会出现,但由于缺少GEJ特异性疾病模型,
TP53
和
CDKN2A
失活在GEJ中的促癌后果尚未被表征。
接下来,研究团队使用CRISPR-Cas9基因编辑技术在GEJ类器官中敲出了这两个关键抑癌基因——
TP53
和
CDKN2A
。这两个抑癌基因的双重敲除,会使细胞癌变,让它们生长更快,显微特征也更接近恶性肿瘤。这些基因编辑后的类器官能够在免疫缺陷小鼠中形成
肿瘤
。
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来源: 生物谷
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来源: 生物谷
人胃食管结源类器官,利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除关键抑癌基因
TP53
和
CDKN2A
后的人胃食管交界部腺癌类器官
研究团队对基因敲除的GEJ类器官进行的脂质组学分析发现,几种血小板激活因子(PTAF)是上调最多的脂质。血小板随血液循环,当它们识别出受损血管时就会凝结在一起发挥止血作用。
从机制上来说,
TP53
/
CDKN2A
双失活,破坏了细胞的转录组和DNA甲基化,这可能是由关键转录因子
FOXM1
介导。
FOXM1
通过与血小板激活因子受体(PTFAR)的启动子结合,从而激活
PTAFR
转录,进一步放大PTAF-
PTAFR
通路。
接下来,研究团队使用siRNA阻断PTAF-
PTAFR
,能够在体外抑制
TP53
/
CDKN2A
基因敲除的GEJ类器官的细胞增殖以及其他肿瘤学特征。使用
WEB2086
(这是一种FDA批准的PTAF拮抗剂,用于治疗
血小板疾病
),能够抑制
TP53
/
CDKN2A
基因敲除的GEJ类器官在体内的
肿瘤
形成。
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来源: 生物谷
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来源: 生物谷
总的来说,这项研究建立了一个研究早期GEJ肿瘤的类器官疾病模型,揭示了早期GEJ肿瘤
TP53
/
CDKN2A
失活相关的促癌机制,确定了在GEJ肿瘤发生过程中的关键代谢和表观基因组变化,有助于GEJ肿瘤的早期诊断和预防,并发现了一种潜在的GEJ
癌症
治疗策略。
研究团队表示,将血小板激活因子(PTAF)抑制剂应用于人类
GEJ癌症
患者之前,还需要更多研究,但类器官确实有助于加速这些研究。将类器官与CRISPR-Cas9基因编辑技术结合,是研究人类
癌症
的有效方法。
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机构
The Johns Hopkins University School of Medicine
THE MELTZER CLINIC, P.C.
University of Southern California
适应症
肺癌
食管癌
肿瘤
[+3]
靶点
p53
CDKN2A
FOXM1
[+1]
药物
Apafant
标准版
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