Nature | 本周最新文献速递

1. In vivo genome-wide CRISPR screens of human T cells in solid tumours

中文标题

破解实体瘤免疫困境：全基因组筛选找到增强T细胞杀伤力的新靶点

关键词

CRISPR筛选、T细胞免疫治疗、实体瘤、CAR-T细胞、GPCR信号

摘要总结

免疫治疗已经改变了癌症治疗格局，尤其是CAR-T细胞疗法在血液肿瘤中取得巨大成功。然而，当研究人员试图将这种疗法推广到实体瘤时，却遭遇了长期难题：为什么经过人工改造的T细胞进入实体瘤后仍然容易失去功能？过去的研究认为，肿瘤微环境中的免疫抑制分子、营养限制以及代谢压力共同导致T细胞衰竭。但传统体外CRISPR筛选通常只能模拟单一因素，例如某一种抑制因子或癌细胞共培养环境，无法完整重现真实肿瘤内部复杂生态。因此，很多真正影响T细胞抗癌能力的关键基因可能一直隐藏在体外实验之外。
针对这一问题，研究团队开发了一种新的体内全基因组CRISPR筛选平台，使研究人员能够直接在实体瘤环境中寻找决定人类T细胞命运的关键调控因子。
研究者首先改造肿瘤细胞，使其表达抗CD3单链抗体片段，从而提高人类T细胞进入肿瘤后的回收效率。过去由于肿瘤内部能够获得的T细胞数量太少，无法支持覆盖整个基因组规模的CRISPR筛选，而该技术突破了这一限制。
利用这一平台，作者开展了两个方向的全基因组筛选：一个寻找影响T细胞进入肿瘤数量的基因，另一个寻找影响T细胞效应功能的基因。
研究发现，P2RY8-Gα13信号轴是限制T细胞进入肿瘤的重要因素。与此同时，GNAS基因成为调控T细胞功能衰竭的核心节点。GNAS编码的Gαs蛋白位于多个免疫抑制GPCR信号通路下游，因此关闭GNAS后，T细胞能够抵抗多种来自肿瘤环境的抑制信号。
进一步实验显示，GNAS敲除能够显著增强CAR-T和TCR-T细胞在多种实体瘤模型中的抗肿瘤能力，而联合敲除P2RY8和GNAS还能进一步改善肿瘤控制效果。
该研究的重要意义在于，它证明真正决定免疫治疗效果的关键因素可能并不一定存在于传统体外环境，而隐藏在真实肿瘤生态系统中。通过建立体内全基因组筛选平台，研究者能够系统发现过去无法捕获的免疫治疗靶点，为下一代细胞治疗策略提供新的基因工程方向。

研究方法

研究首先建立了一种高效获取肿瘤浸润人T细胞的新型动物模型。作者利用A375黑色素瘤细胞表达抗CD3 scFv，使肿瘤细胞能够广泛激活和招募不同来源的人类T细胞，从而提高实体瘤内部T细胞数量，为大规模筛选提供基础。
随后，研究团队在人T细胞中导入全基因组CRISPR敲除文库，通过体内肿瘤模型筛选不同基因缺失对T细胞存活、浸润和功能状态的影响。
研究设计包括两个互补筛选体系：
第一类为T细胞丰度筛选，通过比较不同sgRNA在肿瘤浸润T细胞中的富集或缺失情况，寻找影响T细胞进入和维持数量的关键基因。
第二类为效应功能筛选，通过检测T细胞功能状态，筛选影响细胞杀伤能力、抗疲劳能力以及免疫持续性的调控因子。
筛选获得候选基因后，作者进一步利用基因敲除验证、CAR-T细胞模型、TCR-T细胞模型以及多种实体瘤动物实验验证其治疗潜力。
此外，研究结合流式细胞术检测T细胞耗竭标志物（如CD39、PD1）、功能因子表达（TNF、IFNγ）、代谢分析以及肿瘤生长监测，全面评价基因编辑后T细胞状态变化。

文章的亮点

1. 建立首个能够支持人T细胞体内全基因组CRISPR筛选的平台
   解决了长期限制免疫治疗基因发现的重要技术瓶颈。

2. 发现传统体外筛选无法识别的新型免疫调控靶点
   证明真实肿瘤环境是发现治疗靶点的重要场景。

3. 发现GNAS作为多种免疫抑制信号共同汇聚节点
   为设计增强型CAR-T/TCR-T细胞提供新的工程化策略。

文章的局限

1. 动物模型无法完全模拟人体真实肿瘤微环境
   免疫细胞组成、代谢状态和组织结构仍与患者存在差异。

2. 基因敲除策略可能影响T细胞正常生理功能
   长期安全性以及临床转化风险仍需进一步研究。

3. 不同癌种中的适用范围仍需验证
   目前主要集中于部分实体瘤模型，是否适用于所有癌症尚不明确。

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2. Rb-driven transcription limits its tumour-suppressive effects in breast cancer

中文标题

抗癌蛋白Rb竟会反向助推肿瘤？揭示乳腺癌耐药新机制

关键词

Rb蛋白、CDK4/6抑制剂、乳腺癌耐药、雌激素受体、染色质调控

摘要总结

视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein, Rb）长期以来一直被认为是癌症研究领域最经典的抑癌因子之一。传统观点认为，Rb通过结合并抑制E2F转录因子，阻止细胞从G1期进入S期，从而限制肿瘤细胞异常增殖。因此，在激素受体阳性（HR⁺）乳腺癌治疗中，CDK4/6抑制剂的重要作用之一，就是通过阻止Rb磷酸化，使Rb重新恢复活性，重新启动细胞周期控制机制。
然而，一个长期未被解决的问题是：药物激活后的Rb是否只是在简单地关闭细胞增殖程序？还是会在细胞核内执行更加复杂的转录调控功能？
这项研究重新审视了Rb这一经典抑癌蛋白的作用方式。作者发现，当CDK4/6抑制剂激活Rb后，Rb不仅会结合传统意义上的细胞周期相关基因启动子，抑制E2F依赖的增殖程序，还会进入另一类特殊的染色质区域，并意外促进雌激素受体（ER）相关基因表达。
这一发现改变了过去对Rb功能的单一认识。研究显示，低磷酸化状态的Rb会大量重新分布到基因组染色质区域，其中部分区域位于ER富集的转录调控网络中。此时，Rb类似一个转录调节平台，将自身整合进雌激素响应基因调控体系，促进包括CCND1、TFF1等在内的多个ER靶基因表达。
那么，这种转录激活对于治疗究竟意味着什么？研究进一步发现，在内分泌治疗敏感型乳腺癌中，这种Rb诱导的ER程序能够解释为什么CDK4/6抑制剂与抗雌激素药物联合使用具有明显协同作用。因为抗雌激素治疗可以抵消Rb激活后产生的ER信号增强，使肿瘤细胞同时失去增殖驱动力和细胞周期能力。
但在ESR1突变等内分泌耐药环境中，问题则完全不同。由于异常激活的ER信号无法被正常关闭，Rb驱动的转录程序持续存在，使部分促增殖基因保持表达，从而削弱CDK4/6抑制剂带来的治疗效果。
为了进一步解释这一现象，研究团队发现组蛋白去甲基化酶KDM5A参与Rb介导的转录重编程过程。Rb与KDM5A共同调节部分ER相关基因，使癌细胞在药物压力下形成新的适应性状态。
因此，该研究提出了一个全新的模型：Rb并不是简单的肿瘤抑制开关，而是一种具有双重功能的动态转录调节因子。一方面，它能够关闭细胞周期推动因素；另一方面，在特定癌症背景下，它也可能激活帮助肿瘤存活的转录网络。这一发现不仅解释了部分乳腺癌患者对CDK4/6抑制剂反应不足的原因，也提示未来治疗策略需要同时控制Rb的抑癌功能和潜在促癌转录作用。

研究方法

本研究采用多组学联合策略，从染色质结合、转录调控、临床样本验证以及功能实验多个层面解析CDK4/6抑制后Rb的新功能。
首先，为解决传统ChIP-seq检测Rb结合信号弱的问题，作者建立了基于CUT&RUN技术的Rb染色质定位体系。该方法无需外源标签蛋白表达，可以直接检测内源性Rb在基因组中的真实结合位置。研究人员在人激素受体阳性乳腺癌细胞系MCF7和ZR-75-1中使用abemaciclib处理，通过比较药物处理前后Rb染色质占据变化，绘制Rb全基因组结合图谱。结果发现，CDK4/6抑制导致大量新的Rb结合区域出现，其中包括启动子和增强子区域。
随后，作者结合RNA测序分析，观察Rb重新定位后对基因表达产生的影响。通过基因集富集分析发现，除传统E2F靶基因受到抑制外，大量ER响应相关基因出现增强表达。
为了进一步解析Rb如何参与远距离转录调控，研究团队利用染色质互作分析技术（HiChIP）检测Rb结合区域与目标基因启动子的空间联系，发现多个Rb结合增强子能够通过染色质环结构调控ER相关基因。
此外，研究利用CRISPR-Cas9技术敲除RB1基因，验证ER相关转录激活是否依赖Rb存在。实验显示，失去Rb后，CDK4/6抑制剂无法诱导这些ER靶基因表达。
研究还进一步开展患者来源异种移植模型（PDX）实验以及临床乳腺癌样本分析，确认Rb介导的转录变化不仅存在于细胞模型，也发生在真实肿瘤环境中。
最后，作者通过药物联合实验评价治疗意义，发现抗雌激素药物能够抑制Rb诱导的ER转录程序，从而增强CDK4/6抑制剂抗肿瘤效果。

文章的亮点

1. 重新定义Rb功能，从传统抑癌蛋白扩展为双功能转录调控因子
   该研究突破了几十年来Rb仅作为E2F抑制因子的经典模型。

2. 首次系统揭示药物激活Rb后的全基因组染色质重塑过程
   利用CUT&RUN技术解决Rb定位研究长期存在的技术瓶颈。

3. 解释CDK4/6抑制剂联合内分泌治疗有效的分子基础
   揭示Rb激活后增强ER程序这一治疗协同机制。

4. 发现潜在耐药机制，为精准治疗提供依据
   提示ESR1突变患者可能需要进一步联合ER靶向策略。

文章的局限

1. 研究主要集中于HR⁺乳腺癌体系
   Rb是否在其他癌种中表现出类似双重功能仍需进一步研究。

2. Rb如何被特异性招募至ER增强子区域尚未完全明确
   研究证明了Rb参与过程，但具体上游招募机制仍需解析。

3. 临床样本数量和长期治疗数据有限
   未来需要更大规模患者队列验证Rb转录程序与治疗结局之间的关系。

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3. Maternal influences on infant gut microbiome and health

中文标题

妈妈的菌群如何塑造宝宝未来？揭示生命早期健康密码

关键词

母婴菌群、婴儿微生态、宏基因组测序、菌株传播、生命早期健康

摘要总结

生命最初的一年，是人体微生态系统建立的关键时期。出生后的婴儿肠道原本几乎没有稳定菌群，但随着时间推移，大量微生物逐渐进入肠道，并参与免疫系统成熟、代谢调控以及疾病风险形成。因此，一个长期困扰科学家的问题是：婴儿最初获得的这些微生物究竟来自哪里？母亲是否只是提供出生瞬间的菌源，还是持续影响孩子整个早期生命过程？
过去研究已经发现，分娩方式、母乳喂养、抗生素暴露和母亲饮食都会影响婴儿菌群。然而，这些因素往往被单独研究，缺少一个能够整合孕期、生产过程以及出生后环境变化的系统性分析。
本研究利用荷兰Lifelines NEXT出生队列，对714组母婴进行了长时间随访。研究团队收集了孕期至产后1年的母亲和婴儿粪便样本，并结合临床信息、饮食、生活方式以及母乳和阴道微生物组数据，试图回答母亲究竟如何塑造婴儿肠道生态系统。
研究首先发现，一个令人意外的结果是：怀孕并不会导致母亲肠道菌群发生剧烈改变。相比之下，婴儿肠道菌群经历了快速演替过程，从出生早期以双歧杆菌、大肠杆菌等菌群为主，逐渐发展为更加接近成人型的复杂生态系统。
那么婴儿菌群主要来自哪里？研究通过菌株水平追踪发现，母亲肠道是婴儿获得核心菌株的重要来源，而阴道和母乳菌群虽然能够贡献部分微生物，但并不是主要来源。更重要的是，这种母婴菌株共享具有明显时间规律：母亲体内某种菌的丰度越高，婴儿获得该菌株的概率越大。
研究进一步发现，不同出生方式和喂养方式对婴儿菌群形成具有重要影响。剖宫产与自然分娩导致不同菌群建立轨迹，而母乳喂养则显著影响婴儿菌群功能特征。
除了影响菌群组成，研究还发现母亲孕期菌群状态能够预测婴儿部分健康结局。例如，母亲肠道微生态特征与婴儿湿疹风险存在关联。
这一研究的重要突破在于，它不再把婴儿菌群建立看作出生后一系列随机事件，而是证明母亲自身微生态系统在生命早期已经为孩子埋下重要影响因素。母亲不仅通过遗传和环境影响孩子，也通过微生物生态传递影响下一代健康。

研究方法

研究采用大型前瞻性出生队列结合宏基因组测序的方法。
研究对象来自荷兰Lifelines NEXT队列，共纳入714组母婴样本。研究团队在孕期12周、孕期28周、分娩时以及产后多个时间点采集母亲样本，同时在婴儿出生后2周、1个月、2个月、3个月、6个月、9个月和12个月连续采集婴儿粪便样本。
研究共分析4526份纵向粪便宏基因组数据，并整合474项临床、饮食和暴露因素。
为了追踪微生物来源，作者进一步对部分母亲样本进行了超深度测序，包括82份分娩时阴道微生物组和90份产后母乳微生物组，同时检测586份母乳中的人乳寡糖组成。
数据分析方面，研究采用微生物多样性分析、群落结构比较、菌株水平基因组追踪以及统计模型评估不同因素贡献。
研究利用菌株共享分析判断母婴之间具体微生物传播关系，而不是仅比较物种水平相似性，因此能够更加准确识别真正发生传播的菌株。
此外，作者采用因子分析和混合效应模型，将出生方式、喂养方式、母体因素等多个变量纳入统一分析框架，评估不同因素对于婴儿菌群形成的相对贡献。

文章的亮点

1. 建立目前较完整的母婴纵向菌群传播图谱
   覆盖孕期、出生和婴儿第一年的连续变化。

2. 利用菌株水平分析明确母亲肠道是主要菌源
   突破过去仅依靠菌群组成推测传播来源的方法。

3. 揭示母亲微生态与婴儿健康之间的联系
   将菌群研究从描述性分析推进到健康预测。

4. 系统比较多种生命早期影响因素
   同时考虑分娩方式、喂养方式和母体环境。

文章的局限

1. 研究对象主要来自荷兰人群
   不同国家、饮食结构和生活方式可能影响结果推广。

2. 观察性研究无法完全证明因果关系
   母亲菌群与婴儿健康之间仍需要实验验证。

3. 菌群功能机制尚未深入解析
   研究主要关注菌群组成和传播，具体代谢物作用仍需进一步研究。

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致谢橙子牛奶糖（陈文燕）

We thank the blogger (orange_milk_sugar, Wenyan Chen) for sharing valuable scientific insights and helping us better understand the latest advances in biomedical research.

感谢小可爱们多年来的陪伴， 我与你们一起成长~