2024年7月17日，苏黎世大学Ataman Sendoel、苏黎世联邦理工学院Andreas E. Moor共同通讯在Nature发表题为In vivo single-cell CRISPR uncovers distinct TNF programmes in tumour evolution的文章，开发了一种创新的体内单细胞CRISPR策略，以揭示肿瘤进化的复杂动力学。通过结合超声引导的慢病毒子宫内显微注射、单细胞RNA测序和引导捕获，该团队能够纵向监测克隆扩增，并以单细胞转录组分辨率记录其潜在的基因程序。
通过调整CRISPR液滴测序（CROP-seq）系统并利用超声引导的子宫内显微注射，该团队能够用一个含有500个靶向150个最常见突变的鳞状细胞癌基因的sgRNA的慢病毒库感染小鼠胚胎，从而追踪单个细胞随时间的克隆扩增和基因表达谱。该研究的结果挑战了肿瘤进化的传统观念，揭示正常表型组织中的克隆扩增是由肿瘤坏死因子（TNF）信号模块驱动的，依赖于TNF受体1（TNFR1）并涉及巨噬细胞。该模块作为上皮组织克隆扩增的通用驱动因素，为恶性转化奠定了基础。然而，在肿瘤发生过程中，TNF信号模块被下调，癌细胞转变为与上皮-间质转化（EMT）相关的自分泌TNF基因程序。
研究人员表明，自分泌TNF基因程序足以介导侵袭性，他们表明TNF特征与鳞状细胞癌患者较短的总生存期相关。这一发现不仅阐明了上皮细胞克隆扩增与肿瘤发生之间的基本关系，而且强调了理解TNF在癌症进展中的作用的重要性。这项结果具有启示性。该团队确定了一个侵袭性癌症细胞亚群，能转换为与克隆扩增中的TNF模块不同的自分泌TNF基因程序。这种自分泌程序与EMT协同作用促进肿瘤前沿癌症细胞的侵袭。此外，该研究为免疫细胞在肿瘤进展中的作用提供了见解。研究人员发现，已知表达TNF的巨噬细胞有助于上皮细胞的克隆扩增。这一发现强调了免疫系统与肿瘤发展之间的复杂相互作用，并表明靶向TNF信号通路可能是癌症治疗的可行策略。
总之，此研究代表了我们对肿瘤演变和TNF在癌症进展中的作用的理解的重大进展。研究人员开发的体内单细胞CRISPR筛选平台为未来旨在阐明癌症发展的分子机制的研究提供了强大的工具。在肿瘤进化过程中发现的不同的TNF程序，为开发癌症预防和治疗的新策略奠定了基础。
