胞嘧啶碱基编辑能够在不造成 DNA 双链断裂的情况下安装特定点突变,这对基因治疗等各种应用都有好处,但需要进一步降低脱靶风险并开发有效的递送方法。在这里,我们展示了基于结构的胞嘧啶碱基编辑系统 Target-AID 的合理工程设计,以最大限度地减少其脱靶效应和分子大小。通过密集而仔细的截断,其脱氨酶 PmCDA1 的 DNA 结合域被消除,并引入额外的突变以恢复酶功能。所得的 tCDA1EQ 在与 Cas9 的 N 端融合(AID-2S)或镶嵌结构(AID-3S)中有效,显示出最小化的 RNA 介导的编辑和 gRNA 依赖性/非依赖性的 DNA 脱靶,如在人类细胞中评估的那样。与较小的Cas9直系同源系统(SaCas9)结合,创建在AAV载体大小限制内的胞嘧啶碱基编辑系统。
使用基于纳米技术的载体递送抗癌药物组合已成为有效治疗癌症的重要策略。1,2 纳米级尺寸的递送载体还受益于增强渗透性和保留 (EPR) 效应,这使得药物能够选择性地递送到肿瘤细胞中。3 联合疗法可以协同多种药物作用机制,降低全身毒性并抑制耐药性。4-6 协调多种治疗剂细胞摄取的一种策略依赖于封装在单个递送载体中,例如脂质体或聚合物纳米颗粒。7-9 然而,使用具有不同物理化学特性(例如大小、电荷和/或溶解度)的药物来配制这些系统一直很困难,并且通常会产生表现出不可预测的释放速率和不协调的药物生物分布的系统。10 共价
基于 CRISPR/Cas9 的碱基编辑工具可实现精确的基因组安装,并为基因治疗带来巨大希望,而 Cas9 核酸酶的大尺寸、其对特定原间隔区相邻基序 (PAM) 序列的可靠性以及靶位偏好限制了碱基编辑工具的广泛应用。在这里,我们通过将胞嘧啶脱氨酶与来自 Streptococcus_gordonii_str._Challis_substr._CH1 (ancSgo-BE4) 和 Streptococcus_thermophilus_LMG_18311 (ancSth1a-BE4) 的两个紧凑的密码子优化的 Cas9 直系同源物融合来生成两个胞嘧啶碱基编辑器 (CBE),它们比化脓性链球菌 (SpCas9) 小得多,分别识别 NNAAAG 和 NHGYRAA PAM 序列。这两种 CBE 在胞嘧啶碱基编辑中都表现出高活性、高保真度、不同的编辑窗口和低副产物,并且在哺乳动物细胞中 DNA 和 RNA 脱靶活性极小。此外,在我们测试的靶位点上,这两种编辑器都表现出与两种基于 SpCas9 工程变体(SpCas9-NG 和 SpRY)的 CBE 相当或更高的编辑效率,它们与 ancSgo-BE4 或 ancSth1a-BE4 的 PAM 序列完美匹配。此外,我们通过 ancSgo-BE4 和 ancSth1a-BE4 成功生成了两种在 Ar 基因处带有临床相关突变的小鼠模型,它们在创始小鼠中表现出雄激素不敏感综合征和/或发育致死性。因此,这两种新型 CBE 拓宽了碱基编辑工具包,分别扩大了靶向范围和窗口,以实现有效的基因修饰和应用。
癌症因其高发病率和高死亡率,是全球主要的公共卫生问题,结直肠癌近年来已成为主要的癌症类型(1,2)。根据2018年全球癌症监测数据,中国新发癌症病例约430万,其中结直肠癌位居第二,占新发癌症病例的12.2%(1)。约25%的结直肠癌患者在诊断时患有转移性疾病(3)。转移性结直肠癌(mCRC)的治疗建议包括单一或联合化疗[5-氟尿嘧啶(5-FU)、卡培他滨、奥沙利铂和伊立替康],联合或不联合靶向治疗(贝伐单抗和西妥昔单抗)(4)。这些方案通常用于一线和二线治疗。对于一线和二线标准疗法失败的患者,三线治疗选择非常有限。
A3A 和 eA3A 表达。A3A 表达构建体 (Addgene #109231) 之前已有描述,可用于纯化 A3A 作为融合蛋白 (MBP-A3A-His),可进一步加工以生成分离的 A3A 结构域。32,33 对于 eA3A (A3A-N57G),N57G 突变是通过 Q5 定点诱变 (New England Biolabs, NEB) 引入的。A3A 和 eA3A 构建体的细菌表达之前已有详细描述。 33 将纯化的 MBP-A3A-His、MBP-eA3A-His 或分离的 A3A 在 50 mM Tris-Cl(pH 7.5)、50 mM NaCl、10% 甘油、0.5 mM DTT 和 0.01% Tween-20 中透析过夜,并使用 BSA 标准曲线确定蛋白质浓度。基于 SwaI 的脱氨酶对 ssDNA 和嵌合底物的活性。5'-荧光素 (FAM) 荧光标记的底物 S35-dC 或具有单个靶核糖胞嘧啶的匹配底物(在其他 DNA 骨架中)(S35-rC)由 Integrated DNA Technologies (IDT) 合成,以及相关产品对照(S35-dU 和 S35-rU)。在最佳 A3A 反应条件(最终为 20 mM 琥珀酸:NaH 2 PO 4:甘氨酸 (SPG) 缓冲液 pH 5.5,0.1% Tween-20)下,用 6 倍稀释的未标记 A3A(从 1 µM 到 4 pM)处理 100 µM 寡核苷酸。反应在 37 ˚C 下进行 30 分钟,然后终止(95 ˚C,10 分钟)。然后加入 200 nM 互补链并退火。加入 SwaI (NEB),在室温下消化过夜。加入甲酰胺上样缓冲液,样品加热变性(95 ˚C,20 分钟),然后在 50 ˚C 下在 20% 变性 TBE/尿素聚丙烯酰胺凝胶上运行。使用 Typhoon 成像仪(GE Healthcare)上的 FAM 滤光片对凝胶进行成像。使用 ImageJ 中的面积量化工具进行定量分析。720 碱基对 ssDNA 底物的合成。为了生成 ssDNA,使用 720 bp gBlock 基因片段 (IDT) 作为模板 (补充图 2a),并使用 Taq 聚合酶 (NEB) 进行扩增,采用指数后线性 (LATE) PCR 反应方案,该方案采用相对于磷酸化的反向引物过量的正向引物。32 对反应物进行纯化 (NucleoSpin、Fisher),然后在 37 ˚C 下用 核酸外切酶处理 1 小时以降解磷酸化链,然后进行热失活 (90 ˚C,10 分钟)。然后将产物在 2% 琼脂糖凝胶上运行,并使用凝胶 DNA 回收试剂盒 (Zymoclean) 回收 ssDNA。通过乙醇沉淀进一步纯化 ssDNA,并使用 Qubit ® 荧光计 (ThermoFisher) 测量其浓度。对于一个重复,ssDNA 以大分子寡核苷酸 (IDT) 的形式获得,并通过乙醇沉淀进一步纯化。720 聚体 RNA 底物的合成。使用 720 bp 基因块 (IDT) dsDNA 作为模板,在推荐条件下使用 TranscriptAid Enzyme Mix (ThermoFisher) 通过体外转录生成 RNA,并在 37 ˚C 下孵育两小时。然后通过苯酚-氯仿提取和乙醇沉淀纯化 RNA。将样品重新悬浮在无核酸酶的水中,并进一步用 MspI、XbaI 和 AclI 限制性酶 (NEB) 处理以消化任何剩余的 DNA 模板。在 37 ˚C 下孵育 1 小时后,使用 RNA Clean and Concentrator-5 试剂盒 (Zymo Research) 纯化 RNA。为了进一步确保完全去除模板 DNA,在 37 ˚C 下用 DNase I (Ambion) 处理 RNA 30 分钟。重复纯化 (RNA Clean and Concentrator-5),并使用 Qubit ® 荧光计测量纯化 RNA 的浓度。通过“预测二级结构网络”预测 720 聚体中几个中尺度区域的二级结构
1。Beam Therapeutics,美国马萨诸塞州剑桥2。 里昂癌症研究中心,Inserm,U1052,法国里昂3。 Hospices Civils de Lyon(HCL),法国里昂。 4。 里昂大学,UMR_S1052,UCBL,69008里昂,法国。 5。 法国大学(IUF)Institut Universitaire Universitaire Universitaire,法国75005。Beam Therapeutics,美国马萨诸塞州剑桥2。里昂癌症研究中心,Inserm,U1052,法国里昂3。Hospices Civils de Lyon(HCL),法国里昂。4。里昂大学,UMR_S1052,UCBL,69008里昂,法国。5。法国大学(IUF)Institut Universitaire Universitaire Universitaire,法国75005。
。cc-by-nd 4.0国际许可证(未经同行评审证明)获得的是作者/资助者,他已授予Biorxiv的许可证,以永久显示预印本。这是该版本的版权持有人,该版本发布于2021年6月21日。 https://doi.org/10.1101/2021.06.20.449152 doi:biorxiv preprint
化疗耐药对结直肠癌的临床治疗提出了挑战,亟待解决。异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)是参与葡萄糖代谢的关键酶,介导肿瘤的恶性转化。但IDH1参与结直肠癌细胞增殖和诱导耐药的机制尚不清楚。本研究发现IDH1在人结直肠癌组织中高表达,可以用来指示高级别肿瘤。通过体外基因过表达和敲低研究IDH1是否促进结直肠癌细胞系HCT8的增殖和对5氟尿嘧啶(5FU)的耐药性。进一步研究表明,5FU耐药细胞系HCT8FU分泌含有高水平IDH1蛋白的外泌体,来自5FU耐药细胞的外泌体IDH1增强了5FU敏感细胞的耐药性。代谢分析显示,来自5FU耐药细胞的外泌体促进IDH1介导的NADPH水平下降,这与结直肠癌细胞5FU耐药性的产生有关。因此,外泌体IDH1可能是结直肠癌化疗耐药性的传递者和驱动者,也是潜在的化疗靶点。
1 博伊斯汤普森研究所,纽约州伊萨卡 14853,美国;2 马里兰大学植物科学与景观建筑系,马里兰州帕克分校,美国;3 扬州大学农学院,江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室,扬州 225009,中国;4 扬州大学江苏省粮食作物现代生产技术协同创新中心,扬州 225009,中国;5 康奈尔大学植物育种与遗传系,纽约州伊萨卡 14853;6 马里兰大学生物科学与生物技术研究所,马里兰州罗克维尔 20850。Ɨ 上述作者对本文贡献相同。
方法:一项单中心、前瞻性、生物标志物驱动的研究。符合条件的患者包括那些被诊断为肝转移性结肠直肠癌并计划接受一线奥沙利铂加 5-氟尿嘧啶或卡培他滨治疗的患者。患者接受配对血液采样和磁共振成像 (MRI) 检查,生物标志物与无进展生存期 (PFS) 和总生存期 (OS) 相关。结果:20 名患者被招募参与研究。数据显示,从治疗前到第 2 周期第 2 天,化疗显著降低了循环肿瘤细胞的数量以及 Ang1、Ang2、VEGF-A、VEGF-C 和 VEGF-D 的循环浓度。循环浓度的变化与 PFS 或 OS 无关。平均而言,从治疗前到第 2 周期第 2 天,MRI 灌注/通透性参数 K trans 在细胞毒性化疗后有所增加,并且这种增加与更差的 OS 相关(HR 1.099,95%CI 1.01 – 1.20,p = 0.025)。
