科学通报 | 浙江大学良渚实验室侯宇、郭红山团队综述CRISPR筛选技术在肿瘤免疫研究中的最新进展

肿瘤异质性是治疗过程中出现耐药和免疫逃逸的关键驱动因素。传统治疗在杀伤效率、系统毒性等之间始终难以取得平衡。近年来，以免疫检查点抑制剂、过继性细胞疗法为代表的免疫治疗策略，通过重编程宿主抗肿瘤免疫应答，诱导持久的免疫记忆效应，成为继手术、放化疗之后，恶性肿瘤系统治疗的新基石。

免疫治疗的疗效高度依赖靶点的精准遴选；CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）基因组筛选技术，基于CRISPR基因编辑技术，凭借其高通量、高保真和可编程优势，已成为从基因库中系统鉴定广谱、高效且低毒性免疫靶点的核心手段。因此，系统性总结CRISPR筛选技术在肿瘤免疫研究中应用的进展，能够为从事肿瘤和免疫学等领域的基础和临床科学家提供一定的理论指导。

近日，浙江大学良渚实验室侯宇、郭红山团队在《科学通报》发表了题为“CRISPR筛选技术在肿瘤免疫研究中的最新进展”的评述文章，聚焦CRISPR筛选技术在肿瘤免疫治疗中的前沿应用，系统阐述其对免疫细胞与肿瘤细胞进行高通量基因功能筛选，从而精准锁定调控肿瘤发生、转移及免疫逃逸的关键分子，进一步揭示肿瘤-免疫互作新机制，为优化免疫疗法并促进个性化精准治疗奠定了基础。

文章完整呈现了CRISPR筛选从基础编辑工具到多模态整合技术的迭代路径，从简单对基因组进行敲除（CRISPR knockout）、敲降（CRISPRi）或过表达（CRISPRa）到实现对单细胞转录组（Perturb-seq、CRISP-seq和CROP-seq）、蛋白组（Perturb-CITE-seq）及代谢组层面同时捕获信息，从而深入研究基因对细胞表型的多维影响。CRISPR 筛选技术可进一步与原位测序和高通量成像技术（如光学混合筛选技术）以及成像空间转录组学（Perturb-FISH）等相结合，实现对基因扰动的高分辨率时空分析。

依托CRISPR筛选技术多层次的信息读取能力，肿瘤免疫研究进入了新的发展阶段。将CRISPR筛选技术应用到免疫细胞和肿瘤细胞中，解析出驱动肿瘤免疫逃逸的关键信号节点与调控网络，优化现有免疫治疗策略。文章系统总结了CRISPR筛选在免疫细胞中的应用，进一步涵盖了NK细胞、树突状细胞及巨噬细胞等缺乏关注的免疫亚群，并归纳出利用CRISPR筛选的研究范式。

图1 CRISPR筛选流程示意图

针对人原代 T 细胞的体外筛选历来难度较大；随着 CRISPR 敲除、CRISPRa、CRISPRi、碱基编辑和RNA编辑等一系列筛选平台相继成熟，研究者已顺利鉴定出 BATF3、铅靶蛋白PRODH2 等调控免疫应答的关键因子，并阐明了辅助性T细胞命运决定机制等调控网络。体内T细胞筛选则依托过继转移模型。从能同时表达Cas9和特异性T细胞受体的双转基因小鼠中提取T细胞，经sgRNA文库感染后转移进新小鼠，并利用对应抗原激活免疫反应。针对CD8+ T 细胞，建立了靶向淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（lymphocytic choriomeningitis virus, LCMV）的工程化 T 细胞和 LCMV小鼠感染模型，OT-I小鼠和肿瘤细胞-卵清蛋白（ovalbumin, OVA）模型；针对CD4+ T 细胞，则建立了SMARTA 小鼠和 LCMV 模型，OT-II小鼠和OVA模型等。借此，研究揭示了转录因子Fli1等关键因子，以及调控记忆 T细胞反应的营养信号通路等调控网络在肿瘤免疫中的重要作用，成为潜在的治疗靶点。

文章进一步归纳CRISPR筛选在肿瘤细胞中的体内和体外应用，凝练出相关的研究路径。针对肿瘤细胞的体外筛选通常采用“双细胞互作”的筛选体系，即肿瘤细胞-免疫细胞在体外共培养。借此，研究人员鉴定出多种调节肿瘤对免疫细胞杀伤和免疫检查点治疗敏感的关键因子及相关调控机制。体内筛选则通常采用两种不同的免疫压力模型：一种是免疫缺陷模型，比较野生型小鼠和免疫缺陷小鼠肿瘤模型中的肿瘤细胞；一种是免疫治疗模型，比较野生型小鼠和施加免疫检查点抑制剂或肿瘤疫苗等措施的免疫增强小鼠肿瘤模型中的肿瘤细胞；也可以将免疫缺陷模型和免疫治疗模型结合，形成四种程度的免疫压力。借此，研究人员揭示出检查点激酶2（Chek2）等因子在肿瘤与免疫细胞互作中发挥的重要作用。

尽管CRISPR筛选在肿瘤免疫研究中应用广泛，但仍面临多重挑战。其核心问题是如何高效地、安全地将 CRISPR 介导的基因编辑工具传递到肿瘤细胞或免疫细胞中。同时，CRISPR 技术仍面临潜在的脱靶效应，影响结果的准确性和安全性。基于深度学习与人工智能技术的快速发展，脱靶位点的预测、评估与优化平台正不断构建，有望解决这一问题。目前CRISPR筛选的精度已经提高到单碱基水平，但仍局限于特定的碱基替换。先导编辑器（prime editors, PEs）能够进行多种类型基因修改且脱靶效应较低，未来有望应用于CRISPR 筛选中，进一步提高分辨率。尽管如此，CRISPR筛选鉴定出的潜在治疗靶点只是开发有效免疫治疗策略的初步阶段，科研发现向临床治疗成果的转化仍面临诸多挑战和较长的路径。

浙江大学良渚实验室侯宇研究员、郭红山研究员为本文的通讯作者，实验室本科生李敏亦为本文的第一作者。相关研究得到了浙江省自然科学基金资助项目（LQN25H160049，LR24C060001）的资助。

文章信息

李敏亦，李婉玉，郭红山，等。CRISPR筛选技术在肿瘤免疫研究中的最新进展 . 科学通报, 2025.

https://www.sciengine.com/doi/10.1360/CSB-2025-5052.

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