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

来源：生物世界 2022-12-05 13:37

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。

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缺陷小鼠中形成肿瘤。

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。

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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