1. 癌細胞必須遺伝子のゲノムワイド・スクリーニング(Broad Inst., DFCI, BWH, HMS, HHMI)

Aviad Tsherniak ~ William C. Hahn. “Defining a Cancer Dependency Map.” Cell. 2017 Jul 27;170(3):564-576.e16.

実験手法

l   RNAiスクリーニング;[標的] 主としてBroad-Novartis Cancer Cell Line Encyclopedia(CCLE)由来20タイプ501癌細胞株の17,098 遺伝子;培養40日で細胞増殖スクリーン;RNAiスクリーニングにおけるオンターゲット(標的遺伝子発現抑制)とオフターゲット(”seed effect”)を分離するデータモデルDEMETERを開発・評価し適用(著者らが先行研究で開発したATARiSより遥かに高性能);ランダムフォレストモデルに準拠した非線形回帰モデリング(ATLANTIS)も開発し、バイオマーカ抽出

実験結果

l   癌細胞の必須遺伝子769種類を抽出(20%は創薬標的として既知);癌細胞株の間で共通な必須遺伝子は少数(例えば、92%の細胞株に共通76遺伝子)

l   CCLEに収録されている66,646件の分子データ(体細胞遺伝子変異、遺伝子コピー数、遺伝子発現)をATLANTISで分析し、生物学的知見に基づく絞り込みも併用して、必須遺伝子依存性を予測するバイオマーカを抽出

l   想定外にも、RNA発現が必須遺伝子依存性の82%を予測し、DNA変異とコピー数はそれぞれ16%と2%にとどまった。

l   Cas9による遺伝子に依存しない細胞周期アレストや遺伝子ノックアウトに対する遺伝子発現抑制の方が細胞の遺伝子依存性判定に有効とする知見(例 CYCLOPS遺伝子)に基づきRNAiスクリーンとCRISPRスクリーンとの相補性を主張

l   データポータルサイト:Defining a Cancer Dependency Map


2. DRIVE (Deep RNAi Interrogation of Viability Effects in cancer)
プロジェクト(Novartis Institutes for BioMedical Research)

E. Robert McDonald III ~ Tobias Schmelzle. “Project DRIVE: A Compendium of Cancer Dependencies and Synthetic Lethal Relationships Uncovered by Large-Scale, Deep RNAi Screening.” Cell. 2017 Jul 27;170(3):577-592.e10.

実験手法

l   Deep RNAiスクリーニング(遺伝子あたり多重なshRNAs(中央値20));[標的] Broad-Novartis Cancer Cell Line EncyclopediaCCLE)登録398癌細胞株の7,837遺伝子;培養14日で細胞増殖スクリーン・NGS解析;ATARiS (Analytic Technique for Assessment of RNAi by Similarity遺伝子レベルスコアとRSARedundant siRNA Activity)法によりshRNA活性判定(不活性、活性、癌細胞増殖に必須);尤度比検定(NormLRT)により癌細胞株ごとの遺伝子依存性を判定しデータポータルから遺伝子感受性プロファイル検索可能に

実験結果

l   癌細胞の依存性が見られなかった遺伝子が56%4,450遺伝子);168必須遺伝子(Supp Table 3

l   スクリーニング結果の解釈について

²  必須遺伝子が低発現またはコピー数が減少している癌細胞株は、その遺伝子のノックダウンに高感受性を示す(CYCLOPS (copy number alterations yielding cancer liabilities owing to partial loss)遺伝子)

²  shRNAの活性は、RNA誘導サイレンシング複合体のコンポーネントAGO2が高発現そしてまたは多コピーの癌細胞において亢進

l   必須遺伝子が癌細胞の生存に影響を与える機構を、変異(例:NRAS, BRAF, KRASなどに加え新規遺伝子同定)、発現亢進、代謝、ならびに合成致死(PRMT5のように遺伝子ノックダウン(*)が関わる合成致死も含む)とその組み合わせに分類;(*)CRISPRスクリーンとの相補性示唆

l   COSMICと照合し一致を見出すとともに新規遺伝子同定

l   標的遺伝子21,493,846組のデータから必須遺伝子のネットワーク再構成(DRIVE Sensitivity Network)しタポタルから索可能に