摘要：MACHETE是一种基于CRISPR的新技术，由斯隆凯特林研究所(SKI)的研究人员开发，用于在实验室模型中高效地研究大规模基因缺失。
研究重点
MACHETE是一种新的基于crispr的技术，可以在实验室模型中高效地研究大规模基因缺失。
使用MACHETE，研究人员发现一个明显的缺失通常会消除一组干扰素基因，导致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的预后较差。
完整的肿瘤干扰素可能是免疫治疗反应的生物标志物。
这种技术被称为Machete Paper。
尽管如此，斯隆·凯特琳研究所的Francisco “Pancho” Barriga和Kaloyan Tsanov不希望他们的新研究技术的名字掩盖了他们的发现。他们的发现揭示了一种导致约15%癌症的基因变化，这可能有助于识别对免疫疗法有反应的患者。
MACHETE是他们开发的基于crispr的方法，用于研究拷贝数改变(CNAs)，这是癌症中经常发生的大规模基因变化。
MACHETE的Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements的首字母缩写。这是一种新方法，可以切割出基因密码的重要靶标部分，反映癌症和其他人类疾病中出现的变化。
这意味着，第一次有了一种直接有效的方法来研究实验室模型中的CNA缺失——比如他们研究中使用的胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型，该研究于2022年11月7日发表在《自然·癌症》杂志上。
图1 使用MACHETE，研究人员发现一个明显的缺失通常会消除一组干扰素基因，导致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的预后较差（图源：[1]）
“一开始，我们甚至不想把MACHETE放在我们论文的标题中，以更好地突出我们发现的重要生物学特性，”该研究所的Barriga博士说。
尽管如此，这并没有阻止一位实验室伙伴在第一次展示工作成果后，将Danny Trejo的著名角色：Machete的照片贴在他的桌子上。另一位科学家也在推特上向这位演员的推特账号发送了一份该论文的预印本。(可惜这一举动没有得到回应)。
超越单基因癌症突变
为了理解这项研究在人类癌症中最常见的拷贝数改变方面的新突破，以及它对未来的病人可能意味着什么，我们需要了解基本的生物学知识。
许多人认为癌症的突变是基因密码中的小“错别字”，它会影响单个基因的活性——要么激活它，要么关闭它。几十年来，研究人员也主要关注这些导致多种癌症的微小错误。
然而，拷贝数的改变可以同时影响几十个基因，复制或删除单个染色体的大部分内容。
研究人员指出，一个典型的肿瘤平均携带24种不同的CNAs，影响其基因组的比例高达30%。
“点突变相对来说比CNAs更容易研究，”Tsanov博士说，“但CNAs同样重要——它们只是要复杂得多。”
MSK之前的研究发现，具有较高水平的CNA(也称为CNA负担)的肿瘤与乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、肾透明细胞癌、甲状腺癌和结直肠癌的复发和恶化有关。
但是，这些变化的大小和种类影响了数千甚至数百万对DNA碱基对，而不仅仅是DNA序列中一个字母的改变，使得它们很难在实验室模型中重新生成以进行深入研究。
在从实验室乘坐罗斯福岛电车回家的途中，Barriga 博士想到了一种研究大规模基因缺失的潜在新方法。
“我想知道:‘我们怎么能选择有预期缺失的细胞，即使它们非常罕见?’我有了一个想法，并草拟了当晚总体策略的初步概念。我们试了一下，效果很好。在我接下来的职业生涯中，我可能永远都不会有这样顺利的事情发生。”
他开玩笑说，想出正确的单词组合让MACHETE这个首字母缩写起作用花了更长的时间。
图2 MACHETE能够有效地工程制造出基因组缺失（图源：[1]）
但当用MACHETE对一种患胰腺导管腺癌的小鼠模型进行基因改变，结果与Tsanov博士为另一个项目研究的另一种小鼠模型中自然发生的类似突变产生的结果相同时，两人知道自己有所发现。
“从那时起，这真的是一次密切的合作，”Tsanov博士说。该研究团队还包括来自MSK、安大略癌症研究所、纽约大学格罗斯曼医学院和多伦多玛格丽特公主癌症中心的十多名其他科学家。
研究可能有助于确定哪些患者将受益于免疫治疗
在将基因上被“macheted（砍掉）”的细胞插入实验室小鼠的胰腺后，这些小鼠患上了癌症。基因改变去除了9号染色体的一个片段，连同它一起的是一个被称为CDKN2A的基因，这是一种公认的肿瘤抑制基因。正如预期的那样，这关闭了细胞天生的阻止肿瘤细胞出现的能力。
这个切片还去除了一组干扰素的遗传密码——干扰素是一种触发免疫细胞击退入侵者的蛋白质，比如癌细胞——科学家们想要测试干扰素的重要性。
人类最常见的一种CNAs影响了这一染色体区域- 9p21.3，并且大约一半的患者会发展成肿瘤，其中这些干扰素也缺失。
“我们很早就知道CDKN2A突变，它们的工作方式已经很了不起了，这项研究表明，它还有更多的东西，具有重要的治疗意义。”
研究人员发现，干扰素的额外损失形成了一种组合拳，使免疫系统中的防御者看不到肿瘤，并帮助癌症扩散。
“研究这些干扰素很困难，因为它们由16个基因组成的集群编码，使用MACHETE揭示了发展中的癌细胞避免被免疫系统识别的主要方式，这也可能导致对旨在重新激活免疫系统攻击癌症的免疫疗法产生耐药性。”
Lowe博士说，计算生物学家Dana Pe 'er在帮助研究团队了解干扰素基因的破坏是如何影响免疫细胞并帮助癌症逃避免疫系统方面发挥了重要作用。
除了胰腺癌，研究结果也适用于黑色素瘤小鼠模型。
图3 大规模4C4缺失规避了免疫编辑（图源：[1]）
研究表明，干扰素区完好无损的患者可能比干扰素区缺失的患者更适合进行免疫治疗。免疫疗法可以产生奇效，但最大的挑战之一是确定哪些患者的癌症对免疫疗法有效，哪些无效。
然而，即使是最先进的基因组测试，如MSK-IMPACT®，通常也不会收集有关这一干扰素基因组的信息。Lowe博士指出，进一步的研究可以表明，将其加入测序测试是否有助于识别更有可能从免疫疗法中获益的患者。
同时，CNA缺失与被称为染色体缺失综合征的多种人类遗传疾病有关。因此，MACHETE为研究癌症以外的大型基因缺失事件提供了一个新的框架，”Barriga博士说。他指出，其他六个研究小组已经在使用斯隆-凯特林研究所开发的技术。
参考资料：
[1] MACHETE identifies interferon-encompassing chromosome 9p21.3 deletions as mediators of immune evasion and metastasis
摘要：MACHETE是一种基于CRISPR的新技术，由斯隆凯特林研究所(SKI)的研究人员开发，用于在实验室模型中高效地研究大规模基因缺失。
研究重点
MACHETE是一种新的基于crispr的技术，可以在实验室模型中高效地研究大规模基因缺失。
使用MACHETE，研究人员发现一个明显的缺失通常会消除一组干扰素基因，导致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的预后较差。
完整的肿瘤干扰素可能是免疫治疗反应的生物标志物。
这种技术被称为Machete Paper。
尽管如此，斯隆·凯特琳研究所的Francisco “Pancho” Barriga和Kaloyan Tsanov不希望他们的新研究技术的名字掩盖了他们的发现。他们的发现揭示了一种导致约15%癌症的基因变化，这可能有助于识别对免疫疗法有反应的患者。
MACHETE是他们开发的基于crispr的方法，用于研究拷贝数改变(CNAs)，这是癌症中经常发生的大规模基因变化。
MACHETE的Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements的首字母缩写。这是一种新方法，可以切割出基因密码的重要靶标部分，反映癌症和其他人类疾病中出现的变化。
这意味着，第一次有了一种直接有效的方法来研究实验室模型中的CNA缺失——比如他们研究中使用的胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型，该研究于2022年11月7日发表在《自然·癌症》杂志上。
图1 使用MACHETE，研究人员发现一个明显的缺失通常会消除一组干扰素基因，导致胰腺癌和黑色素瘤小鼠模型的预后较差（图源：[1]）
“一开始，我们甚至不想把MACHETE放在我们论文的标题中，以更好地突出我们发现的重要生物学特性，”该研究所的Barriga博士说。
尽管如此，这并没有阻止一位实验室伙伴在第一次展示工作成果后，将Danny Trejo的著名角色：Machete的照片贴在他的桌子上。另一位科学家也在推特上向这位演员的推特账号发送了一份该论文的预印本。(可惜这一举动没有得到回应)。
超越单基因癌症突变
为了理解这项研究在人类癌症中最常见的拷贝数改变方面的新突破，以及它对未来的病人可能意味着什么，我们需要了解基本的生物学知识。
许多人认为癌症的突变是基因密码中的小“错别字”，它会影响单个基因的活性——要么激活它，要么关闭它。几十年来，研究人员也主要关注这些导致多种癌症的微小错误。
然而，拷贝数的改变可以同时影响几十个基因，复制或删除单个染色体的大部分内容。
研究人员指出，一个典型的肿瘤平均携带24种不同的CNAs，影响其基因组的比例高达30%。
“点突变相对来说比CNAs更容易研究，”Tsanov博士说，“但CNAs同样重要——它们只是要复杂得多。”
MSK之前的研究发现，具有较高水平的CNA(也称为CNA负担)的肿瘤与乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌、肾透明细胞癌、甲状腺癌和结直肠癌的复发和恶化有关。
但是，这些变化的大小和种类影响了数千甚至数百万对DNA碱基对，而不仅仅是DNA序列中一个字母的改变，使得它们很难在实验室模型中重新生成以进行深入研究。
在从实验室乘坐罗斯福岛电车回家的途中，Barriga 博士想到了一种研究大规模基因缺失的潜在新方法。
“我想知道:‘我们怎么能选择有预期缺失的细胞，即使它们非常罕见?’我有了一个想法，并草拟了当晚总体策略的初步概念。我们试了一下，效果很好。在我接下来的职业生涯中，我可能永远都不会有这样顺利的事情发生。”
他开玩笑说，想出正确的单词组合让MACHETE这个首字母缩写起作用花了更长的时间。
图2 MACHETE能够有效地工程制造出基因组缺失（图源：[1]）
但当用MACHETE对一种患胰腺导管腺癌的小鼠模型进行基因改变，结果与Tsanov博士为另一个项目研究的另一种小鼠模型中自然发生的类似突变产生的结果相同时，两人知道自己有所发现。
“从那时起，这真的是一次密切的合作，”Tsanov博士说。该研究团队还包括来自MSK、安大略癌症研究所、纽约大学格罗斯曼医学院和多伦多玛格丽特公主癌症中心的十多名其他科学家。
研究可能有助于确定哪些患者将受益于免疫治疗
在将基因上被“macheted（砍掉）”的细胞插入实验室小鼠的胰腺后，这些小鼠患上了癌症。基因改变去除了9号染色体的一个片段，连同它一起的是一个被称为CDKN2A的基因，这是一种公认的肿瘤抑制基因。正如预期的那样，这关闭了细胞天生的阻止肿瘤细胞出现的能力。
这个切片还去除了一组干扰素的遗传密码——干扰素是一种触发免疫细胞击退入侵者的蛋白质，比如癌细胞——科学家们想要测试干扰素的重要性。
人类最常见的一种CNAs影响了这一染色体区域- 9p21.3，并且大约一半的患者会发展成肿瘤，其中这些干扰素也缺失。
“我们很早就知道CDKN2A突变，它们的工作方式已经很了不起了，这项研究表明，它还有更多的东西，具有重要的治疗意义。”
研究人员发现，干扰素的额外损失形成了一种组合拳，使免疫系统中的防御者看不到肿瘤，并帮助癌症扩散。
“研究这些干扰素很困难，因为它们由16个基因组成的集群编码，使用MACHETE揭示了发展中的癌细胞避免被免疫系统识别的主要方式，这也可能导致对旨在重新激活免疫系统攻击癌症的免疫疗法产生耐药性。”
Lowe博士说，计算生物学家Dana Pe 'er在帮助研究团队了解干扰素基因的破坏是如何影响免疫细胞并帮助癌症逃避免疫系统方面发挥了重要作用。
除了胰腺癌，研究结果也适用于黑色素瘤小鼠模型。
图3 大规模4C4缺失规避了免疫编辑（图源：[1]）
研究表明，干扰素区完好无损的患者可能比干扰素区缺失的患者更适合进行免疫治疗。免疫疗法可以产生奇效，但最大的挑战之一是确定哪些患者的癌症对免疫疗法有效，哪些无效。
然而，即使是最先进的基因组测试，如MSK-IMPACT®，通常也不会收集有关这一干扰素基因组的信息。Lowe博士指出，进一步的研究可以表明，将其加入测序测试是否有助于识别更有可能从免疫疗法中获益的患者。
同时，CNA缺失与被称为染色体缺失综合征的多种人类遗传疾病有关。因此，MACHETE为研究癌症以外的大型基因缺失事件提供了一个新的框架，”Barriga博士说。他指出，其他六个研究小组已经在使用斯隆-凯特林研究所开发的技术。
参考资料：
[1] MACHETE identifies interferon-encompassing chromosome 9p21.3 deletions as mediators of immune evasion and metastasis
