肝癌是全球第六大常见癌症，也是癌症相关死亡的第三大原因。尽管分子靶向治疗的初步反应很有希望，但肿瘤往往容易产生耐药性。作为肝癌治疗的主要手段，索拉非尼也不例外，而且现有的治疗方法非常有限。联合用药是一种扩大癌症治疗选择的策略，以降低单独治疗中经常出现的耐药性和肿瘤复发的风险。CRISpR-Cas9利用引导核糖核酸(RNAs)敲除基因组中的任何基因，其简单性和精确性使其成为确定潜在药物发现和开发目标的伟大工具。

该研究利用CombiGEM-CRISpR v2.0筛选平台生成多路基因敲除，在与DNA条形码相连接的细胞池中，通过双基因敲除，快速描述了癌细胞的存活情况。DNA条形码指定了癌细胞携带的基因改变类型。而不是使用传统的药物筛选数组需要处理大量独立的多井,这个平台只需要一个简单的实验装置的数量DNA条形码由大量的细胞生长在同一培养皿是通过高通量测序技术在高容量。通过筛选基因和它们的组合，可以将命中靶点直接转化为使用现有药物的药物组合，可以发现非传统药物和药物组合，并将其用于治疗癌症。

通过组合CRISpR-Cas9筛选，聚焦于一组在HCC肿瘤干细胞中表达上调的药物靶标，香港理工大学的研究小组发现两种组合含有共同的靶标NMDAR1，配对的靶标是两种激酶(FLT4和FGFR3)，其中对应的抑制剂均为一线索拉非尼。具体地说，在遗传上去除已确定的基因组合会抑制HCC细胞的生长和自我更新能力。基于Cancer Genome Atlas数据库，研究团队还揭示了NMDAR1在HCC中的临床意义，即NMDAR1表达水平低的HCC患者具有更好的生存效果。

该团队还揭示了相应药物组合增强的抑制作用及其潜在的分子机制。在多种肝癌细胞系、患者来源的类器官和肿瘤异种移植模型中，联合使用ifenprodil和sorafenib显著降低了细胞生长和干细胞。此外，该团队还表明，未折叠蛋白反应的上调、细胞周期阻滞的触发以及与wnt信号和干细胞相关的基因的下调可以解释联合用药的增强效应。

在日本和法国等国家，Ifenprodil已被用作血管舒张剂，这些国家有已知的人类安全历史。结合一线sorafenib, HKUMed研究团队成功地证明了这两种药物治疗方案能显著抑制HCC细胞的生长和自我更新能力。

“成功的药物再利用可以节省研发新药所需的成本和时间，而这些新药的疗效和安全性都不确定。”这也增加了将研究结果从临床试验转化为临床应用的机会，因为已确定的药物组合可以很容易地在未来的HCC治疗试验中进行测试。“我们的工作已经发现了一种潜在有用的药物组合，可以进一步测试已批准的药物对肝癌患者的治疗，这可能会挽救或延长患者的生命，”香港大学生物医学科学学院副教授Stephanie Ma博士说，她是这项研究的共同领导者。

CombiGEM-CRISpR v2.0平台的应用范围扩大了我们在寻找有效的可操作的目标组合和批准/转化为肝癌药物快速和简单的方式,并可能扩展到其他癌症和疾病,“Siu-lun补充说,他是这项研究的联合负责人。

Journal Reference:

Feng Xu, Man Tong, Cindy S.W. Tong, Becky K.C. Chan, Hoi Yee Chu, Tin Lok Wong, John H.C. Fong, Maggie S.H. Cheung, Kylie Hin-Man Mak, Lakhansing pardeshi, Yuanhua Huang, Koon Ho Wong, Gigi C.G. Choi, Stephanie Ma, Alan S.L. Wong. A Combinatorial CRISpR–Cas9 Screen Identifies Ifenprodil as an Adjunct to Sorafenib for Liver Cancer Treatment. Cancer Research, 2021; 81 (24): 6219 DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-21-1017