来源：奇点网

　　昨天，英国 Wellcome Sanger Institute 团队，以及美国 Broad Institute 和 Dana-Farber 癌症研究所联合团队，同时在顶级期刊《自然》发表重要研究成果。

　　癌症的药物研发和治疗又迎来重要进展。

　　由 Mathew J。 Garnett 和 Kosuke Yusa 领衔的 Wellcome Sanger Institute 团队[1]，利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，敲掉了横跨 30 个癌种的 324 种癌细胞系中的 18,009 个基因。这工作量简直没谁了~

　　这也是科学家首次实现从基因组规模的水平上，以数据驱动的方式，寻找有效的抗癌靶点。

▲ Mathew J。 Garnett（左）和 Kosuke Yusa（右）（来源：sanger.ac.uk）

　　重要的是，他们的巨大工作量让癌细胞彻底暴露了自己的弱点，数千个癌细胞生长不可或缺的基因被发现，其中 628 个基因是非常有潜力的抗癌靶点。他们还基于自己开发的评价体系，给这 628 个基因评了优秀等级，还俨然一个“癌细胞死亡名单”（别急，后面会公布）。

　　而由 Adam J。 Bass 和 Francisca Vazquez 领导的另一支研究团队[2]，则基于两个大型数据库，专门给 MSI（微卫星不稳定）找“合成致死”的基因。

　　结果与 WRN 基因（编码一种 DNA 螺旋酶）不期而遇。而且他们还在小鼠模型中证实了 WRN 和 MSI 之间的合成致死抗癌效果。与 Garnett 和 Yusa 团队的发现暗合。

▲ Adam J。 Bass（来源：dana-farber.org）

　　癌症是威胁人类生命健康数一数二的杀手，每年威胁千万人的生命健康。

　　虽然人类已经与癌症斗争了数千年，但我们治疗癌症的方法依然有限。作为主要的治疗方法，手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗的效果依然有限，有大量的患者对治疗不响应。

　　而新药的研发又困难重重。由于科学家目前对癌症了解仍然十分有限，这也导致科学家很难找到有效的治疗靶点。

　　这个难度有多大，我们看两个数据就知道了。据统计，每开发一个抗癌新药耗资 10-20 亿美元[3]，即便如此，仍有 90% 以上的化合物倒在临床研究阶段[4]。在设计合成药物之前，找到一个合适的靶点显得尤为重要。

　　这一点，我们做的显然还是不够。

▲ Francisca Vazquez（来源：broadinstitute.org）

　　不过科技的发展给我们带来了新的机遇，尤其是 CRISPR 基因编辑技术的诞生。近年来，在全世界科学家的不懈努力之下，CRISPR 不断被升级和改进。

　　“CRISPR 是一个非常强大的工具，5 年之前无论如何也做不到今天这个规模和精度，今天的 CRISPR 基因编辑技术给我们一个绝佳的机会，去开发抗癌新药。”Kosuke Yusa 表示[3]。

　　正是瞅准了这个机会，Wellcome Sanger Institute 才联合 GSK，EMBL-EBI，Open Targets 等研究机构的科学家，联合开展了这项 CRISPR 筛选抗癌靶点的研究，这也是全球范围内规模最大的几个同类研究之一。

▲ CRISPR 基因编辑示意图（来源：michelsonmedical.org）

　　既然要干，那就干脆干票大的。

　　为了找到那些癌细胞生长必需，且不影响正常细胞的关键基因，研究团队采取了广撒网的策略。

　　他们累计用 CRISPR-Cas9 干掉了 18009 个基因，这些基因分布在 19 个组织的 30 个癌症类型的 324 个癌细胞系中。这些癌细胞系有个特点，基因组都被高度注释[5]，基本囊括了癌细胞的分子特征[6]。

▲ 看上去就贼复杂的实验过程[1]

　　经过初步的筛查，他们确实得到了不少目标基因，不过初步的结果并不能告诉科学家哪些基因更适合作为抗癌靶点。

　　因此，他们又开发了一个计算框架，这个框架整合了多个证据线，为每个基因分配了一个范围从 0 到 100 的优先级分数。经过进一步的分析，排除那些有潜在毒性的靶点，科学家终于生成了一个包含 628 个基因的“猎杀癌细胞基因名单”。

▲ ”死亡名单“[1]（看看有多少老朋友）

　　其中有 457（74%）个只出现在一种（56%）或两种（18%）癌症类型中。而且，在这些基因里面，有120 个（19%）至少有一个相关联的生物标志物，因此它们成为药物靶点的可能性要更大一些。

▲ 靶点（上面一行）和对应的生物标志物（下面一行）[1]

　　随后，研究人员又将这 628 个靶点分成了1、2、3 三个组。其中第 1 组有 40 个基因，它们要么是已经有获批药物了，要么是有药物正在开展临床研究；第 2 组有 277 个基因，这些目标靶点目前没有药物，但有基础研究证明，它们确实有潜力；第 3 组包含 311 个靶点，这些靶点不仅目前没有在研药物，甚至连支撑的证据都少有，也就是全新的发现。

▲ 拿 4 个癌种来举个例子[1]

　　研究人员为了检验研究成果的靠谱程度，从第 2 组中拎出一个名为 WRN 靶点，和对应的标志物 MSI 做了个小验证。结果在细胞水平，以及模式小鼠身上证实，WRN 和 MSI 是一对“合成致死”的好搭档。

　　“我们这个研究是想找到癌细胞的所有弱点，帮助大家认清癌症，寻找更有效的抗癌靶点。”Mathew J。 Garnett 表示[3]，“与此同时，我们的这些工具将会免费提供给全世界的肿瘤学家，帮助他们研究更多的肿瘤类型。”（科学家是无私的）

▲ 就是这张图，暗藏 WRN 和 MSI 之间的关系[1]

　　与 Garnett 和 Yusa 团队的出发点不同，Broad Institute 的科学家们受到 PARP 抑制剂合成致死抗癌的启发，从一开始就认定了 MSI 是个好标志物，希望能从癌细胞的基因组中找到与 MSI 有合成致死效果的新靶点。

　　他们把目光盯在两个现成的癌症基因组研究数据库上。一个叫 DepMap，是个 CRISPR-Cas9 基因敲除数据库；另一个叫 Project DRIVE，是个 RNA 沉默数据库。数据都是现成的，放手分析即可。

▲ DepMap 是一个很重要的数据库，大家有必要认识一下（depmap.org）

　　很快他们就发现，73% 存在 MSI 的癌细胞株系的生存离不开 WRN，相反，在没有 MSI 的癌细胞系中，WRN 被敲除或沉默不影响癌细胞的生长。

　　这就是典型的抗癌好靶点啊~~

　　为了进一步证实 WRN 与 MSI 之间的合成致死关系，研究人员首先在癌细胞系中沉默 WRN 的表达，确认了 WRN 对存在 MSI 癌细胞的重要性；随后他们在小鼠模型上证实，抑制 WRN 可以显著减缓小鼠 MSI 癌症的生长。他们还在人体结肠癌衍生肿瘤模型中证实，携带 MSI 的结肠癌对 WRN 有严重的依赖性。

　　WRN 是个好靶点没跑儿了。

▲ WRN 强势领跑与 MSI 的关系[2]

　　话说回来，错配修复是维持细胞基因组稳定的重要机制，如果错配修复相关基因发生突变，DNA 在复制过程中发生的错误就没有办法及时修复，MSI 就出现了，这也是癌症发生的原因之一。

　　其实啊，携带 MSI 的癌症患者是有药可用的，毕竟 FDA 已经批准 PD-1 抗体用于 MSI 肿瘤的治疗。不过呢，仍然只有一小部分患者能从中获益，大部分有 MSI 的患者对 PD-1 抗体是不响应的。

　　而 MSI 在消化系统肿瘤，尤其是肝癌、胃癌和肠癌，以及子宫内膜癌中占比是比较高的[7]。因此，还有很大一部分患者的需求没有得到满足。

▲ MSI 的分布[7]

　　这次，WRN 的出现，让这部分患者有了新的希望，而且一旦成药，使用的伴随诊断也会非常简单，普通 PCR 的方法即可完成检测。

　　实际上，几乎在同一时间，我们之前介绍过的药物研发公司 IDEAYA Biosciences 也从 DepMap 数据库中发现了 WRN 与 MSI 之间的合成致死关系。

　　如此看来，靶向 WRN 的合成致死抗癌药物的出现，只是时间的问题。