CRISPR-Cas9基因编辑类器官模型助力贲门向贲门癌早期转化研究

约翰霍普金斯大学Stephen J Meltzer于2022年11月30日发表在SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE（19.319/Q1）上题为“Generation and multiomic profiling of a TP53/CDKN2A double-knockout gastroesophageal junction organoid model”的文章，TP53和CDKN2A的失活发生在贲门（GEJ）肿瘤发生早期，但前期缺少贲门向贲门癌转化的模型，本研究通过类器官和基因编辑相结合，在正常贲门类器官模型上，把TP53 / CDKN2A基因双敲除，模拟了癌症转化过程包括代谢和表观基因组等变化，为肿瘤研究及临床治疗缺少合适模型时，提供了新的思路。

研究项目背景：

TP53和CDKN2A的失活发生在贲门（GEJ）肿瘤发生早期。由于缺乏GEJ特异性疾病模型，尚未研究TP53和CDKN2A在GEJ失活的癌症促进影响。本研究通过野生型原代人GEJ类器官模型和CRISPR-Cas9介导的TP53和CDKN2A双敲除编辑的转化GEJ类器官模型。双基因敲除的GEJ类器官体外形态表现发育不良、具有原肿瘤特征以及能够小鼠体内成瘤。
 

脂质组学分析成功筛查到变化最显著的脂质—血小板活化因子（PTAF）。通过siRNA干扰或抑制剂（WEB2086）抑制PTAF/PTAF受体减弱了TP53 / CDKN2A基因敲除类器官的增殖和体内成瘤。TP53 / CDKN2A双重失活破坏了转录组和DNA甲基组，特别是FOXM1。FOXM1通过与PTAF受体启动子结合激活PTAFR转录，进一步扩增PTAF-PTAFR途径。

研究路线图

研究结果

1人正常贲门类器官的建立和表性特征

2 TP53/CDKN2A双基因敲除促进贲门类器官的增殖、增生和肿瘤转化

3 脂质组学MALDI-IMS 测序：在TP53/CDKN2AKO贲门类器中筛选到PTAF 变化最显著

4 通过siRNA干扰和抑制剂WEB2086抑制PTAF/PTAF表达，达到抑制TP53/CDKN2AKO贲门类器官增值和小鼠体内成瘤

5 DNA甲基组和转录组测序：筛选到FOX家族在双敲除肿瘤类器官中低甲基化最显著的序列之一

6 ChIP-seq功能验证：FOXM1与PTAFR启动子的直接结合，增强GEJ类器官中的PTAFR表达和增殖

本研究中，通过基因编辑对两种关键的抑癌基因进行敲除，成功诱导贲门类器官向肿瘤方向转化，构建贲门-贲门癌转化类器官模型，为肿瘤早期发生发展的探索提供了新的方向，也为后续其他临床疾病研究提供了造模的新方向，造模的新方向—类器官模型。