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《Nature Biotechnology | 筛选CRISPR 进行可扩展的单细胞 RNA 分析，剖析转录组动力学的关键调控因子》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-09-28

  • 2023年9月25日，美国洛克菲勒大学的研究人员在Nature Biotechnology上发表了一篇题为Dissecting key regulators of transcriptome kinetics through scalable single-cell RNA profiling of pooled CRISPR screens的论文。该研究提出了一种组合索引方法-PerturbSci-Kinetics，用于捕捉单细胞水平上数百种遗传扰动中的整个转录组、新生转录组和单向导RNA（Single Guide RNA,sgRNA）的特性。

    该研究通过分析针对各种生物过程的CRISPR筛选，展示了RNA合成、加工和降解、miRNA生物发生和线粒体mRNA加工过程中的基因表达调控，系统地解码了大规模RNA时间动态的全基因组调控网络。



    本文内容转载自“ AI Energy”微信公众号。

    原文链接: https://www.nature.com/articles/s41587-023-01948-9

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  • 《Nature | 体内单细胞CRISPR筛选绘制了癌症中T细胞命运调控组》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2023-11-20
    • 本文内容转载自“ 生物世界”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/6qgN_FdjPj-mPv3dT3i_TA 2023年11月16日，美国圣裘德儿童研究医院迟洪波团队在 Nature 期刊发表了题为Single-cell CRISPR screens in vivo map T cell fate regulomes in cancer 的研究论文。该研究使用单细胞CRIPSR筛选，在体内绘制了肿瘤T细胞命运调控网络。揭示了促使耗竭T细胞前体/祖细胞（Tpex）细胞退出静息状态以及增强终末耗竭T细胞（Tex）细胞增殖状态的关键调控转录因子，并用以改善肿瘤免疫疗法。 首先，研究人员发现Tpex细胞退出静息状态并连续分化为中间型Tex1细胞（有较强的功能和增殖能力的一群Tex细胞），这一过程由IKAROS和ETS1差异调控。IKAROS促进Tpex1（有较弱增殖能力的一群Tpex细胞）的代谢激活及其分化为Tpex2细胞（有较强增殖能力的一群Tpex细胞）。敲除IKAROS抑制了CTLs的功能，增加了肿瘤内CTLs的干细胞性的同时降低了细胞代谢以及mTORC1信号通路的活性，暗示IKAROS缺陷可能使细胞滞留在过度静止的状态。并且，敲除IKAROS导致的CTL细胞积累无法单独或响应ICB改善抗肿瘤免疫反应。相反，敲除ETS1通过增强mTORC1信号通路活性和代谢重编程来调控Tpex2到Tex1分化过程，并且在多个肿瘤模型中增强了过继细胞疗法（ACT）和免疫检查点阻断疗法（ICB）抗肿瘤效果，并且ETS1基因表达量与癌症患者对ICB的响应呈负相关。在机制上，研究人员揭示了TCF-1和BATF可以分别被IKAROS和ETS1负向调控，是IKAROS和ETS1在CTL细胞中的靶点。 其次，研究人员发现敲除RBPJ阻断了中间型Tex1向终末Tex2细胞（有较弱的功能和增殖能力的一群Tex细胞）分化，同时通过增加Tex细胞的增殖能力来扩大Tex1细胞累积。并且，敲除RBPJ在多个肿瘤模型中改善了ACT和ICB的抗肿瘤效果。另外，RBPJ基因的表达量与来自癌症患者CTLs的终末Tex分化以及癌症患者对免疫检查点阻滞疗法的低反应性正相关。在机制上， RBPJ通过抑制IRF1转录因子的活性来促进了中间型Tex1到终末型Tex2细胞的分化。因此，敲除RBPJ通过增强有较强功能和增殖能力的Tex1细胞的分化来改善ACT和ICB的抗肿瘤效果。 总的来说，这项研究揭示了肿瘤内CTLs分化和功能的多样性及关键的调控转录因子，并为整合CTLs细胞命运基因调控网络和改善肿瘤免疫反应的潜在靶点提供了一个系统框架。
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  • 《Nature | 可以精密时空调控癌细胞发生的体外迷你结肠模型》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-04-29
    • 2024年4月24日，洛桑联邦理工学院Matthias P. Lutolf、L. Francisco Lorenzo-Martín共同通讯在Nature发表题为Spatiotemporally resolved colorectal oncogenesis in mini-colons ex vivo的文章。 在癌症研究领域，研究肿瘤发生的复杂过程及其复杂的细胞动力学的能力一直是一个重大的挑战。传统的体外模型虽然对某些应用有价值，但往往无法捕捉体内环境固有的组织结构、细胞多样性和稳态的复杂性。这种限制使得动物模型的广泛使用成为必要，然而，尽管动物模型具有相关性，但也带来了伦理问题和实际限制。该研究弥合了体外和体内模型之间的差距，实现了在离体环境中时空控制的肿瘤发生。通过整合精密加工、光遗传学和组织工程技术，研究人员开发了被称为“迷你结肠（mini-colon）”的微型结肠组织，这种组织可以在体外精细发生肿瘤。 该系统的显著特征之一是对致癌激活的空间和时间控制。利用四环素（doxycycline）敏感的蓝光调节的Cre系统，研究人员可以精确靶向结肠上皮的特定区域进行致癌重组。这种控制水平使他们能够以单细胞分辨率实时观察肿瘤的出现和演变，为癌症发生的动态过程提供了前所未有的见解。值得注意的是，mini-colon表现出丰富的瘤内和瘤间多样性，反映了在体内结直肠癌中观察到的关键病理生理特征。研究人员发现，新出现的肿瘤细胞的致瘤潜能和形态特征受到起始细胞生态位的影响，反映了癌症发展固有的环境依赖性可塑性。 通过单细胞转录组学分析和谱系追踪，该研究揭示了mini-colon内存在各种细胞类型，包括干细胞、增殖细胞和分化细胞，类似体内模型的细胞组成。此外，研究人员鉴定了以独特转录谱为特征的不同肿瘤亚型，仿佛在人类癌症中观察到的异质性。mini-colon系统的一个显著优点是其在筛选致瘤因子方面的多功能性。研究人员通过研究GPX2的作用证明了该系统的实用性（GPX2是一种与结直肠癌癌症恶性肿瘤有关的谷胱甘肽过氧化物酶）。他们发现，抑制GPX2下调了结肠细胞的干性，从而降低了致瘤潜力。此外，mini-colon还反映了对微生物群来源代谢产物和饮食模式的病理生理反应，通过这个模拟环境强调了微生物和饮食对肿瘤发生影响的潜力。 总的来说，这项研究为体外研究癌症结直肠癌的发生提供了一种突破性的方法，为动物模型提供了一个生理相关和伦理上有利的替代方案。mini-colon为剖析肿瘤发生的分子和细胞决定因素、筛选治疗靶点以及研究环境因素对癌症发展的影响提供了一个强大的平台。随着研究人员不断完善和扩展这一模型，它有望促进我们对癌症生物学的理解，并加快制定有效的治疗策略。
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