被称为免疫检查点抑制剂(ICIs)的癌症药物刺激免疫系统杀死癌细胞，但许多患者对这些抑制剂产生了耐药性。来自麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学、哥伦比亚大学医学中心和其他机构的研究人员已经发现了黑色素瘤耐药性背后的分子机制。
该研究小组利用他们开发的一种名为perturb - cite -seq的技术得出了这一发现，该技术允许研究人员系统地干扰许多单个基因，并对单个细胞中的RNA和蛋白质进行图谱分析。将遗传扰动技术(Perturb-seq)与RNA和蛋白质分析方法(CITE-seq)相结合，科学家可以通过了解特定基因的活性如何影响整个细胞中其他基因和蛋白质的表达来探测基因的功能。
在自然遗传学的一项研究中,广泛的核心研究所领导的研究小组成员特拉维夫Regev(休假,现在在Genentech)和哥伦比亚大学教授本杰明·伊扎尔描述Perturb-CITE-seq并展示如何使用它来识别蛋白CD58作为ICI反应人类黑色素瘤细胞的重要中介。这一发现提示了药物的可能靶点，有一天可能使那些对目前的ICI疗法有抗药性的患者受益。
肿瘤+ T细胞
在这项研究中，研究人员将来自同一病人的黑色素瘤细胞和攻击肿瘤的T细胞放在同一培养皿中培养。然后，他们使用Perturb-CITE-seq在黑素瘤细胞中引入750个不同基因的改变。通过分析两种黑色素瘤细胞中的RNA水平和20种关键蛋白的表达，研究小组观察了每种基因扰动是如何影响癌细胞和T细胞之间的关系的。科学家们收集了21.8万个细胞的数据，并开发了一个计算模型来在单细胞水平上分析数据。
布罗德研究所的研究生、该研究的共同第一作者Chris Frangieh说:“这个模型的特别有用之处是它能够在实验室环境中用自己的T细胞‘治疗’病人的肿瘤——就像研究者在细胞系中筛选药物一样。”
除了确认参与ICI反应的已知基因，研究人员发现，产生no或降低CD58蛋白水平的黑色素瘤细胞能够抵抗T细胞的攻击。在使用动物模型的研究中还没有发现这种蛋白质，可能是因为在小鼠中不存在与之对应的CD58。“这确实突出了在人体模型上进行这些筛选的重要性，”哥伦比亚大学博士后约翰内斯·梅尔姆斯(Johannes Melms)说。
在后续的实验中，研究人员删除了黑色素瘤细胞系中的CD58，并证实这增加了细胞对抗t细胞介导的杀伤的存活率。研究结果表明，CD58在黑色素瘤逃避免疫系统的过程中发挥了重要作用，并可能为开发增强免疫系统杀死黑色素瘤细胞能力的新疗法提供信息。
作者希望研究人员将使用扰动引用序列来更好地了解其他疾病。“添加一种蛋白质读出扩展了我们可以用我们的屏幕提出的生物问题的类型，”Broad的研究员和共同第一作者Pratiksha Thakore说。
“我们很高兴看到其他研究人员和临床医生将通过这项技术发现什么，”共同第一作者和广泛的研究员Katie Geiger-Schuller补充说。
