【一周时讯】抵抗衰老！CRISPR/Cas9筛选揭示葡萄糖代谢基因对抗细胞衰老新方式
CRISPR/Cas系统是现代生物科学领域的一项革命性技术，其应用已经扩展到医学、农业、生态保护等多个领域，相关成果和应用实例不断涌现。CRISPR那些事儿设置一周时讯栏目，为您带来关于CRISPR的最新研究和行业新闻，以下是过去一周时讯的简单总结：
一、研究资讯
（一）CRISPR 筛选
1、文章题目：CRISPR–Cas9 screens reveal regulators of ageing in neural stem cells
期刊：Nature（IF：50.5）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07972-2
在成年哺乳动物的大脑中，衰老会损害神经干细胞的活性。研究人员在年轻与衰老的小鼠神经干细胞的原代培养细胞中进行全基因组筛选，发现了300多个在敲除后能够特异性恢复衰老的神经干细胞的活性的基因，并且确定了葡萄糖代谢是该过程的关键因素，筛选出的基因中效果最好的，最值得注意的是编码GLUT4葡萄糖转运蛋白的Slc2a4基因敲除结果。该研究提供了可拓展的平台，系统地识别促进衰老神经干细胞功能的遗传干预措施，对抵抗衰老过程中的再生衰退具有重要的意义。
2、文章题目：A genome-wide CRISPR/Cas9 knockout screen identifies SEMA3F gene for resistance to cyclin-dependent kinase 4 and 6 inhibitors in breast cancer
期刊：SpringerLink（IF：4.0）
原文链接：https://doi.org/10.1007/s12282-024-01641-y
Palbociclib 是一种针对细胞周期的小分子药物，与内分泌疗法联合使用，是激素受体 (HR) 阳性、人类表皮生长因子受体 2 (HER2) 阴性晚期乳腺癌患者的标准治疗方法之一。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对乳腺癌细胞系MCF7进行全基因组敲除筛选，以识别对palbociclib的耐药基因。研究结果首次证明 SEMA3F 是乳腺癌对 CDK4/6 抑制剂敏感性的调节剂。
（二）CRISPR基因敲除细胞
1、文章题目：Cytosolic nucleic acid sensors and interferon beta-1 activation drive radiation-induced anti-tumour immune effects in human pancreatic cancer cells
期刊：Frontiers in Immunology（IF：5.7）
原文链接：https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1286942
胰腺导管腺癌(PDAC)仍然是世界范围内癌症相关死亡的主要原因，由于广泛的放疗和化疗耐药性，治疗选择有限，免疫检查点阻断的单药治疗没有生存益处。免疫调节和放疗的结合可能提供新的治疗策略。研究人员用x射线和质子处理人类PDAC细胞系(PANC-1, MIA PaCa-2, BxPC-3)；基于HMGB1释放量测定免疫原性细胞死亡；免疫荧光显微镜分析胞浆dsDNA和dsRNA；使用CRISPR/Cas9敲除和抑制剂来阐明STING、MAVS和NF-kB与辐射诱导的IFNB1激活的相关性。结果证明了临床相关的x射线低分割方案(3x8 Gy)诱导免疫原性细胞死亡并激活IFNB1和促炎细胞因子。RNA-seq分析显示，3x8 Gy后，PDAC细胞中I型干扰素反应和NF-kB信号传导的整体上调。辐射诱导的免疫原性反应受STING、MAVS和NF-kB的调控。
2、文章题目：The critical role of Gαi3 in oral squamous cell carcinoma cell growth
期刊：Cell Death Discovery（IF：6.1）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41420-024-02191-0
确定口腔鳞状细胞癌 (OSCC) 的新型有效治疗靶点至关重要。研究人员探讨了 G 蛋白抑制亚基 3 (Gαi3) 在 OSCC 中的表达、潜在功能和机制见解。研究发现，Gαi3 在人类 OSCC 组织以及各种原发性和已建立的 OSCC 细胞中上调。在不同的 OSCC 细胞中，通过 shRNA 沉默 Gαi3 导致细胞增殖和迁移受到抑制，同时还诱导细胞凋亡。通过 CRISPR/Cas9 方法敲除 Gαi3 在 OSCC 细胞中产生显著的抗癌作用。相反，异位过表达 Gαi3 可增强 OSCC 细胞生长，促进细胞增殖和迁移。Gαi3 在激活 OSCC 细胞中的 Akt-mTOR 信号通路中起着至关重要的作用。 Gαi3 沉默或 KO 导致 Akt 和 S6K 磷酸化水平降低，而 Gαi3 过表达则增加其磷酸化。通过组成性活性突变 Akt1 恢复 Akt-mTOR 活性可减轻 Gαi3 shRNA 诱导的抗 OSCC 作用。在体内，Gαi3 沉默显著抑制了裸鼠皮下 OSCC 异种移植瘤的生长，同时 Akt-mTOR 通路失活并诱导细胞凋亡。总之，这些发现强调了 Gαi3 在体外和体内 OSCC 细胞生长中的关键作用。
（三）CRISPR检测
1、文章题目：CRISPR/Cas-mediated “one to more” lighting-up nucleic acid detection using aggregation-induced emission luminogens
期刊：Nature Communications（IF：14.7）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52931-0
CRISPR检测虽然有效，但由于依赖于单链核酸荧光报告基因的反式切割，因此存在信号转导效率低、灵敏度有限和稳定性差的问题。我国研究人员展示了CrisprAIE，它利用聚集诱导发射荧光改进了 CRISPR-Cas 诊断。这提高了在不进行扩增的情况下检测 SARS-CoV-2 等病毒的灵敏度。将其与球形核酸和便携式设备相结合，可将灵敏度提高 270 倍，从而提供一种可扩展的高性能诊断方法。
2、文章题目：Split crRNA with CRISPR-Cas12a enabling highly sensitive and multiplexed detection of RNA and DNA
期刊：Nature Communications（IF：14.7）
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-52691-x
CRISPR/Cas12a具有独特的能力，可以在靶向识别和切割DNA后随机切割附近的非特异性单链DNA分子，其快速和精确的功能彻底改变了核酸检测（NAT）。但其传统上需要 RNA 预扩增的过程。研究人员利用由 Cas12a 酶和分裂 crRNA 组成的分裂 Cas12a 系统 (SCas12a) 开发了快速荧光和横向流动 NAT 检测，能够高度灵敏、无扩增和多路复用地检测没有复杂二级结构的 miRNA 和长RNA。SCas12a 系统可以量化宫颈癌患者血浆中的 miR-21 生物标志物，并且与 RPA 结合使用时，可以在临床样本中检测阿托摩尔水平的 HPV。该研究为各种诊断环境提供了一个简单且经济高效的基于 SCas12a 的 NAT 平台。
（四）其他CRISPR相关研究
1、文章题目：Extended pegRNAs enhance the editing capability of Prime editing
期刊：Trends in Biotechnology（IF：14.3）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2024.09.004
目前的 Prime 编辑 (PE) 技术仅限于短序列改变，并且在基因组位点之间表现出不一致或低效率，尤其是在面对 poly-T 序列时。为了应对这些挑战，研究人员开发了一种扩展 PE (exPE) 技术，可以潜在地执行任何精确的基因组编辑。通过利用 RNA 聚合酶 II (Pol II) 启动子转录扩展的 PE 向导 RNA (expegRNA)，exPE 大大提高了编辑效率并克服了 poly-T 序列带来的挑战。与传统 PE 相比，exPE 的碱基转换和短插入效率提高了 14 倍，并且在具有 poly-T 序列的区域中显著提高了 259 倍。独特的是，exPE 能够将基因大小的 DNA 片段无缝插入基因组，可能纠正近 90% 的人类遗传变异，从而扩大其在遗传研究和治疗中的应用。
2、文章题目：AAV vector-derived elements integrate into Cas9-generated double strand breaks and disrupt gene transcription
期刊：Molecular Therapy（IF：12.1）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2024.09.032
研究人员之前开发了一种腺相关病毒 (AAV) Cas9 基因疗法，用于治疗 Angelman 综合征，该疗法整合到基因组中并过早终止Ube3a-ATS。此次研究则评估了另外三种含有金黄色葡萄球菌Cas9的 AAV 载体在体外和体内的性能，以及二十五种含有脑膜炎球菌Cas9的载体在体外的性能，它们全部靶向Ube3a-ATS内的单个位点。研究结果证明，多靶点 CRISPR gRNA 载体比单靶点载体更能有效降低 Angelman 综合征的 Ube3a-ATS 表达。AAV 整合占主导地位（67-89%），polyA 和反向启动子元件使转录减少高达 50%。这表明载体元件和靶位点数量显著影响基因编辑结果。
3、文章题目：Epitope prime editing shields hematopoietic cells from CD123 immunotherapy for acute myeloid leukemia
期刊：Cell Stem Cell（IF：19.8）
原文链接：https:// doi.org/ 10.1016/j.stem.2024.09.003.
急性髓系白血病 (AML) 是一种恶性癌症，其特征是造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 分化异常。虽然嵌合抗原受体 T (CAR-T) 细胞免疫疗法靶向 AML 细胞，但它们通常会通过攻击表达相同抗原的正常细胞而诱导严重的靶向/肿瘤外毒性。在这里，研究人员使用碱基编辑器BE和 先导编辑PE (Prime Editing) 基因定点突变技术 来修改 HSPC 上的 CD123 表位，保护健康细胞免受 CAR-T 诱导的细胞毒性，同时保持其正常功能。为了提高精度，研究人员优化了主要编辑，将 HSPC 中的编辑效率从 5.9% 提高到 78.9%。表位修饰的细胞对 CAR-T 裂解具有抗性，同时保留了正常的分化和功能。此外，注入人源化小鼠的 BE 或 PE 编辑的 HSPC 赋予髓系对 CAR-T 免疫疗法的选择性抗性，展示了治疗复发性 AML 的概念验证策略。
二、行业新闻
1、ERS Genomics Limited （ERS） 已与蒙特利尔大学签署 CRISPR/Cas9 许可协议，许可协议授予蒙特利尔大学（UdeM） 使用 CRISPR 基因编辑技术的权利，包括在 UdeM 的免疫学和癌症研究所推出两个 CRISPR/Cas9 筛选设施平台。这将扩大研究界对全基因组 CRISPR 筛选和合作范围，旨在确定新的治疗靶点。该协议的财务细节尚未披露。
2、Precision BioSciences已提交临床试验申请 (CTA)，以启动评估 PBGENE-HBV 的 1 期研究。PBGENE-HBV 是一种体内基因编辑程序，旨在通过消除 cccDNA（复制 HBV 的主要来源）同时灭活肝细胞中整合的 HBV DNA 来潜在地治愈慢性乙型肝炎病毒 (HBV)。
3、Prime Medicine宣布与百时美施贵宝达成战略研究合作和许可协议，以开发用于下一代体外 T 细胞疗法的试剂。根据协议条款，Prime Medicine 将针对选定的靶标设计优化的 Prime Editor 试剂。同时，百时美施贵宝将负责下一代细胞疗法的开发、制造和商业化，Prime Medicine 将提供基因编辑策略和试剂开发方面的支持。
艾迪基因专注于CRISPR技术，提供一系列高质量的基因编辑服务和体外诊断产品：CRISPR文库筛选、细胞基因编辑、单克隆筛选、CRISPR检测。致力于为CRISPR相关、基因功能研究相关、体外诊断以及治疗相关的科学研究提供最高效的技术服务。
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