摘要：MACHETE是一種基于CRISPR的新技術，由斯隆凱特林研究所(SKI)的研究人員開發，用于在實驗室模型中高效地研究大規模基因缺失。
研究重點
MACHETE是一種新的基于crispr的技術，可以在實驗室模型中高效地研究大規模基因缺失。
使用MACHETE，研究人員發現一個明顯的缺失通常會消除一組干擾素基因，導致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的預后較差。
完整的腫瘤干擾素可能是免疫治療反應的生物標志物。
這種技術被稱為Machete Paper。
盡管如此，斯隆·凱特琳研究所的Francisco “Pancho” Barriga和Kaloyan Tsanov不希望他們的新研究技術的名字掩蓋了他們的發現。他們的發現揭示了一種導致約15%癌癥的基因變化，這可能有助于識別對免疫療法有反應的患者。
MACHETE是他們開發的基于crispr的方法，用于研究拷貝數改變(CNAs)，這是癌癥中經常發生的大規模基因變化。
MACHETE的Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements的首字母縮寫。這是一種新方法，可以切割出基因密碼的重要靶標部分，反映癌癥和其他人類疾病中出現的變化。
這意味著，第一次有了一種直接有效的方法來研究實驗室模型中的CNA缺失——比如他們研究中使用的胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型，該研究于2022年11月7日發表在《自然·癌癥》雜志上。
圖1 使用MACHETE，研究人員發現一個明顯的缺失通常會消除一組干擾素基因，導致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的預后較差（圖源：[1]）
“一開始，我們甚至不想把MACHETE放在我們論文的標題中，以更好地突出我們發現的重要生物學特性，”該研究所的Barriga博士說。
盡管如此，這并沒有阻止一位實驗室伙伴在第一次展示工作成果后，將Danny Trejo的著名角色：Machete的照片貼在他的桌子上。另一位科學家也在推特上向這位演員的推特賬號發送了一份該論文的預印本。(可惜這一舉動沒有得到回應)。
超越單基因癌癥突變
為了理解這項研究在人類癌癥中最常見的拷貝數改變方面的新突破，以及它對未來的病人可能意味著什么，我們需要了解基本的生物學知識。
許多人認為癌癥的突變是基因密碼中的小“錯別字”，它會影響單個基因的活性——要么激活它，要么關閉它。幾十年來，研究人員也主要關注這些導致多種癌癥的微小錯誤。
然而，拷貝數的改變可以同時影響幾十個基因，復制或刪除單個染色體的大部分內容。
研究人員指出，一個典型的腫瘤平均攜帶24種不同的CNAs，影響其基因組的比例高達30%。
“點突變相對來說比CNAs更容易研究，”Tsanov博士說，“但CNAs同樣重要——它們只是要復雜得多。”
MSK之前的研究發現，具有較高水平的CNA(也稱為CNA負擔)的腫瘤與乳腺癌、前列腺癌、子宮內膜癌、腎透明細胞癌、甲狀腺癌和結直腸癌的復發和惡化有關。
但是，這些變化的大小和種類影響了數千甚至數百萬對DNA堿基對，而不僅僅是DNA序列中一個字母的改變，使得它們很難在實驗室模型中重新生成以進行深入研究。
在從實驗室乘坐羅斯福島電車回家的途中，Barriga 博士想到了一種研究大規模基因缺失的潛在新方法。
“我想知道:‘我們怎么能選擇有預期缺失的細胞，即使它們非常罕見?’我有了一個想法，并草擬了當晚總體策略的初步概念。我們試了一下，效果很好。在我接下來的職業生涯中，我可能永遠都不會有這樣順利的事情發生。”
他開玩笑說，想出正確的單詞組合讓MACHETE這個首字母縮寫起作用花了更長的時間。
圖2 MACHETE能夠有效地工程制造出基因組缺失（圖源：[1]）
但當用MACHETE對一種患胰腺導管腺癌的小鼠模型進行基因改變，結果與Tsanov博士為另一個項目研究的另一種小鼠模型中自然發生的類似突變產生的結果相同時，兩人知道自己有所發現。
“從那時起，這真的是一次密切的合作，”Tsanov博士說。該研究團隊還包括來自MSK、安大略癌癥研究所、紐約大學格羅斯曼醫學院和多倫多瑪格麗特公主癌癥中心的十多名其他科學家。
研究可能有助于確定哪些患者將受益于免疫治療
在將基因上被“macheted（砍掉）”的細胞插入實驗室小鼠的胰腺后，這些小鼠患上了癌癥。基因改變去除了9號染色體的一個片段，連同它一起的是一個被稱為CDKN2A的基因，這是一種公認的腫瘤抑制基因。正如預期的那樣，這關閉了細胞天生的阻止腫瘤細胞出現的能力。
這個切片還去除了一組干擾素的遺傳密碼——干擾素是一種觸發免疫細胞擊退入侵者的蛋白質，比如癌細胞——科學家們想要測試干擾素的重要性。
人類最常見的一種CNAs影響了這一染色體區域- 9p21.3，并且大約一半的患者會發展成腫瘤，其中這些干擾素也缺失。
“我們很早就知道CDKN2A突變，它們的工作方式已經很了不起了，這項研究表明，它還有更多的東西，具有重要的治療意義。”
研究人員發現，干擾素的額外損失形成了一種組合拳，使免疫系統中的防御者看不到腫瘤，并幫助癌癥擴散。
“研究這些干擾素很困難，因為它們由16個基因組成的集群編碼，使用MACHETE揭示了發展中的癌細胞避免被免疫系統識別的主要方式，這也可能導致對旨在重新激活免疫系統攻擊癌癥的免疫療法產生耐藥性。”
Lowe博士說，計算生物學家Dana Pe 'er在幫助研究團隊了解干擾素基因的破壞是如何影響免疫細胞并幫助癌癥逃避免疫系統方面發揮了重要作用。
除了胰腺癌，研究結果也適用于黑色素瘤小鼠模型。
圖3 大規模4C4缺失規避了免疫編輯（圖源：[1]）
研究表明，干擾素區完好無損的患者可能比干擾素區缺失的患者更適合進行免疫治療。免疫療法可以產生奇效，但最大的挑戰之一是確定哪些患者的癌癥對免疫療法有效，哪些無效。
然而，即使是最先進的基因組測試，如MSK-IMPACT?，通常也不會收集有關這一干擾素基因組的信息。Lowe博士指出，進一步的研究可以表明，將其加入測序測試是否有助于識別更有可能從免疫療法中獲益的患者。
同時，CNA缺失與被稱為染色體缺失綜合征的多種人類遺傳疾病有關。因此，MACHETE為研究癌癥以外的大型基因缺失事件提供了一個新的框架，”Barriga博士說。他指出，其他六個研究小組已經在使用斯隆-凱特林研究所開發的技術。
參考資料：
[1] MACHETE identifies interferon-encompassing chromosome 9p21.3 deletions as mediators of immune evasion and metastasis
摘要：MACHETE是一種基于CRISPR的新技術，由斯隆凱特林研究所(SKI)的研究人員開發，用于在實驗室模型中高效地研究大規模基因缺失。
研究重點
MACHETE是一種新的基于crispr的技術，可以在實驗室模型中高效地研究大規模基因缺失。
使用MACHETE，研究人員發現一個明顯的缺失通常會消除一組干擾素基因，導致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的預后較差。
完整的腫瘤干擾素可能是免疫治療反應的生物標志物。
這種技術被稱為Machete Paper。
盡管如此，斯隆·凱特琳研究所的Francisco “Pancho” Barriga和Kaloyan Tsanov不希望他們的新研究技術的名字掩蓋了他們的發現。他們的發現揭示了一種導致約15%癌癥的基因變化，這可能有助于識別對免疫療法有反應的患者。
MACHETE是他們開發的基于crispr的方法，用于研究拷貝數改變(CNAs)，這是癌癥中經常發生的大規模基因變化。
MACHETE的Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements的首字母縮寫。這是一種新方法，可以切割出基因密碼的重要靶標部分，反映癌癥和其他人類疾病中出現的變化。
這意味著，第一次有了一種直接有效的方法來研究實驗室模型中的CNA缺失——比如他們研究中使用的胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型，該研究于2022年11月7日發表在《自然·癌癥》雜志上。
圖1 使用MACHETE，研究人員發現一個明顯的缺失通常會消除一組干擾素基因，導致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的預后較差（圖源：[1]）
“一開始，我們甚至不想把MACHETE放在我們論文的標題中，以更好地突出我們發現的重要生物學特性，”該研究所的Barriga博士說。
盡管如此，這并沒有阻止一位實驗室伙伴在第一次展示工作成果后，將Danny Trejo的著名角色：Machete的照片貼在他的桌子上。另一位科學家也在推特上向這位演員的推特賬號發送了一份該論文的預印本。(可惜這一舉動沒有得到回應)。
超越單基因癌癥突變
為了理解這項研究在人類癌癥中最常見的拷貝數改變方面的新突破，以及它對未來的病人可能意味著什么，我們需要了解基本的生物學知識。
許多人認為癌癥的突變是基因密碼中的小“錯別字”，它會影響單個基因的活性——要么激活它，要么關閉它。幾十年來，研究人員也主要關注這些導致多種癌癥的微小錯誤。
然而，拷貝數的改變可以同時影響幾十個基因，復制或刪除單個染色體的大部分內容。
研究人員指出，一個典型的腫瘤平均攜帶24種不同的CNAs，影響其基因組的比例高達30%。
“點突變相對來說比CNAs更容易研究，”Tsanov博士說，“但CNAs同樣重要——它們只是要復雜得多。”
MSK之前的研究發現，具有較高水平的CNA(也稱為CNA負擔)的腫瘤與乳腺癌、前列腺癌、子宮內膜癌、腎透明細胞癌、甲狀腺癌和結直腸癌的復發和惡化有關。
但是，這些變化的大小和種類影響了數千甚至數百萬對DNA堿基對，而不僅僅是DNA序列中一個字母的改變，使得它們很難在實驗室模型中重新生成以進行深入研究。
在從實驗室乘坐羅斯福島電車回家的途中，Barriga 博士想到了一種研究大規模基因缺失的潛在新方法。
“我想知道:‘我們怎么能選擇有預期缺失的細胞，即使它們非常罕見?’我有了一個想法，并草擬了當晚總體策略的初步概念。我們試了一下，效果很好。在我接下來的職業生涯中，我可能永遠都不會有這樣順利的事情發生。”
他開玩笑說，想出正確的單詞組合讓MACHETE這個首字母縮寫起作用花了更長的時間。
圖2 MACHETE能夠有效地工程制造出基因組缺失（圖源：[1]）
但當用MACHETE對一種患胰腺導管腺癌的小鼠模型進行基因改變，結果與Tsanov博士為另一個項目研究的另一種小鼠模型中自然發生的類似突變產生的結果相同時，兩人知道自己有所發現。
“從那時起，這真的是一次密切的合作，”Tsanov博士說。該研究團隊還包括來自MSK、安大略癌癥研究所、紐約大學格羅斯曼醫學院和多倫多瑪格麗特公主癌癥中心的十多名其他科學家。
研究可能有助于確定哪些患者將受益于免疫治療
在將基因上被“macheted（砍掉）”的細胞插入實驗室小鼠的胰腺后，這些小鼠患上了癌癥。基因改變去除了9號染色體的一個片段，連同它一起的是一個被稱為CDKN2A的基因，這是一種公認的腫瘤抑制基因。正如預期的那樣，這關閉了細胞天生的阻止腫瘤細胞出現的能力。
這個切片還去除了一組干擾素的遺傳密碼——干擾素是一種觸發免疫細胞擊退入侵者的蛋白質，比如癌細胞——科學家們想要測試干擾素的重要性。
人類最常見的一種CNAs影響了這一染色體區域- 9p21.3，并且大約一半的患者會發展成腫瘤，其中這些干擾素也缺失。
“我們很早就知道CDKN2A突變，它們的工作方式已經很了不起了，這項研究表明，它還有更多的東西，具有重要的治療意義。”
研究人員發現，干擾素的額外損失形成了一種組合拳，使免疫系統中的防御者看不到腫瘤，并幫助癌癥擴散。
“研究這些干擾素很困難，因為它們由16個基因組成的集群編碼，使用MACHETE揭示了發展中的癌細胞避免被免疫系統識別的主要方式，這也可能導致對旨在重新激活免疫系統攻擊癌癥的免疫療法產生耐藥性。”
Lowe博士說，計算生物學家Dana Pe 'er在幫助研究團隊了解干擾素基因的破壞是如何影響免疫細胞并幫助癌癥逃避免疫系統方面發揮了重要作用。
除了胰腺癌，研究結果也適用于黑色素瘤小鼠模型。
圖3 大規模4C4缺失規避了免疫編輯（圖源：[1]）
研究表明，干擾素區完好無損的患者可能比干擾素區缺失的患者更適合進行免疫治療。免疫療法可以產生奇效，但最大的挑戰之一是確定哪些患者的癌癥對免疫療法有效，哪些無效。
然而，即使是最先進的基因組測試，如MSK-IMPACT?，通常也不會收集有關這一干擾素基因組的信息。Lowe博士指出，進一步的研究可以表明，將其加入測序測試是否有助于識別更有可能從免疫療法中獲益的患者。
同時，CNA缺失與被稱為染色體缺失綜合征的多種人類遺傳疾病有關。因此，MACHETE為研究癌癥以外的大型基因缺失事件提供了一個新的框架，”Barriga博士說。他指出，其他六個研究小組已經在使用斯隆-凱特林研究所開發的技術。
參考資料：
[1] MACHETE identifies interferon-encompassing chromosome 9p21.3 deletions as mediators of immune evasion and metastasis
