鳞状细胞肺癌驱动基因编缉疗法的基础研究

Lung cancer is the leading cause of cancer death worldwide. Squamous cell carcinoma (LUSC) ranks at the second of total lung cancer incidence. High amount of driver-gene variations and high variation heterogeneity might be responsible for the few targeted therapy developed for LUSC at present. Therefore, the efforts to identify key driver-gene targets and to develop targeted therapy against multiple targets in LUSC are necessary. CRISPR/Cas9 technique is known for the efficient knock-out of multiple target genes in vivo. Hence this study will utilize the patient-derived xenograft (PDX) mouse model and primary tumor cell model of LUSC to identify promising editing targets for CRISPR/Cas9 system from 37 driver genes with highly frequent variations, and to develop the adenoviral vector specifically targeting EPCAM-positive LUSC cells. Furthermore, the study will explore the therapeutic effect of in vivo knock-out of driver-gene targets using CRISPR/Cas9 system loaded on the LUSC-targeting adenoviral vector, and investigate the combining effects of driver-gene editing and immune checkpoint blockade. This research will provide basic study results for the development of driver-gene editing therapy of LUSC.

肺癌是世界范围内致死率最高的肿瘤类型。鳞状细胞癌是肺癌的第二大病理亚型。常在肺部中央发病，确诊时多为晚期，手术难度大，而且患者通常携带多种驱动基因变异，适用的靶向药物很少，预后较差。基于上述原因，深入鉴定肺鳞癌的驱动基因靶点，开发能抑制多种靶基因的新疗法势在必行。近年来发展的第三代基因组编辑技术，CRISPR/Cas9系统对多基因靶点的高效敲除使其成为抑制鳞癌细胞内多基因变异的有力手段。本研究拟利用人肺鳞癌移植瘤鼠模型（PDX）和原代肿瘤细胞模型，从37种高频变异驱动基因中鉴定CRISPR系统敲除后抑瘤效果最佳的靶基因，构建和测试靶向EPCAM阳性表达肺鳞癌细胞的腺病毒载体，并深入探索靶向肺鳞癌的驱动基因编缉技术单独或与免疫检查点阻断剂联用对肺鳞癌的治疗效果。以期为开发肺鳞癌基因编辑疗法提供研究基础。

肺鳞癌是肺癌的第二大病理亚型，确诊时多为晚期，手术难度大，适用的靶向药物很少，预后较差。因此，深入鉴定肺鳞癌的驱动基因靶点，开发能特异性靶向肺鳞癌的基因疗法势在必行。本研究利用肺鳞癌PDX和原代肿瘤细胞模型，从38种高频变异驱动基因中，鉴定了CRISPR/SaCas9系统敲除后抑瘤效果显著的靶基因，探究了肺鳞癌共有靶点或个性化靶点组合敲除的功能。其中MECOM基因具有最为显著的扩增水平，其表达水平与肺鳞癌患者不良预后相关，提示MECOM可作为肺鳞癌驱动基因治疗的潜在靶点。.同时，本研究揭示了MECOM基因通过调控肿瘤干性基因转录来促进肿瘤增殖、维持干性。构建了介导MECOM基因敲除的ADV载体，在PDX小鼠模型中验证了MECOM基因敲除抑制肿瘤生长，并降低了肿瘤干性相关基因表达。通过靶向EpCAM的接头蛋白和抗HEXON保护蛋白与ADV载体形成复合物，提高了ADV载体对于肿瘤组织的靶向性，减弱了ADV载体在其它器官内的富集，降低了宿主抗ADV的免疫反应。在小鼠PDX及原位移植瘤模型中也验证了ADV/蛋白复合物介导的MECOM基因敲除有效地阻碍了肿瘤进展，为开发肺鳞癌基因编辑疗法提供了研究基础。.此外，本研究针对肺癌高频变异KRAS G12S构建了特异性基因编辑系统，并在小鼠肺癌模型中验证了该系统抑制肿瘤的有效性和特异性。利用新型CRISPR/BEST编辑系统，在TCR-T细胞中敲除TCR通路负调控基因，检测到T细胞抗肿瘤功能的提高，有希望与驱动基因编辑疗法联合进一步提高肺鳞癌的治疗效果。