【文献解读】CRISPR筛选助力发现NUS 1在前列腺癌生存和生长中的关键作用

前列腺癌的显著特征之一是脂质代谢失调，但其在肿瘤发生中的具体调控机制尚不明确。2025年4月，澳大利亚墨尔本大学、彼得·麦卡伦癌症中心、莫纳什大学等机构的研究团队在《Cell Reports》（1区TOP，IF：7.5）上发表了题为 "Lipid-metabolism-focused CRISPR screens identify enzymes of the mevalonate pathway as essential for prostate cancer growth" 的研究论文。该研究顺利获得定制脂质代谢CRISPR敲除文库，筛选出前列腺癌生存依赖的关键基因，并首次提出多萜醇-N-糖基生物合成轴可作为新型治疗靶点。

一、CRISPR-Cas9筛选确定前列腺癌生存所需的必需基因

研究人员定制了靶向脂质代谢的CRISPR-Cas9敲除库，共计13500个sgRNA靶向1,530个脂质代谢相关基因，在三种前列腺癌细胞：激素敏感型（LNCaP）、去势抵抗型（C4-2B）和恩杂鲁胺耐药型（MR-49F）前列腺癌细胞系中分别进行筛选。筛选出63个误报率FDR＜5%的共有依赖性基因，这些基因主要富集于甲羟戊酸途径如：HMGCS1、MVK、MVD和多萜醇-N-糖基生物合成途径：如NUS1、DHDDS、DOLK、DPAGT1。

图1 CRISPR-Cas9 KO筛选鉴定前列腺癌生存所需的基因

二、NUS1基因是前列腺癌生存所必需的关键基因

由于现在多萜醇-N-糖基生物合成途径与前列腺癌相关性的研究较少，研究人员从该途径中挑选3个最富集的基因进行研究分析。结果显示在C4-2B-Cas9细胞系中，NUS1敲除显著降低细胞增殖速率，且增加细胞死亡；在体内异种移植模型实验中，NUS1敲除显著抑制肿瘤生长且显著延长小鼠生存期，而DOLK、DPAGT1敲除无上述类似效果。表明NUS1对于前列腺癌的生存具有重要作用。NUS1编码顺式异戊二烯基转移酶（cis-PTase）的亚基，能催化法尼基焦磷酸（FPP）生成多萜醇焦磷酸（Pol-PP），是蛋白质N-糖基化的关键步骤。

图2 NUS1是前列腺癌生长的必需基因

三、NUS 1丧失导致细胞活力的降低与ER应激和G1细胞周期停滞相关

①NUS1敲除诱导内质网（ER）应激：

研究人员顺利获得RT-qPCR和Western blot检测NUS1敲除后ER应激标志物（BIP、sXBP-1、CHOP）的mRNA和蛋白表达变化，并在NUS1敲除的异种移植瘤组织中分析BIP和CHOP蛋白水平。结果显示NUS1敲除显著上调BIP（p <0.05）、sXBP-1和CHOP的mRNA及蛋白表达，异种移植瘤中BIP和CHOP蛋白水平分别增加2.1倍和1.8倍。

②细胞周期阻滞于G1期：

研究人员顺利获得流式细胞术分析NUS1敲除细胞的细胞周期分布和Western blot检测p38 MAPK和ERK1/2的磷酸化水平。实验结果显示NUS1敲除导致G1期细胞比例从55%增至72%，S期减少40%。p38磷酸化水平增加2倍，ERK1/2磷酸化水平上调1.5倍。表明NUS1缺失顺利获得激活p38 MAPK通路诱导G1期阻滞，抑制细胞增殖。

图3 前列腺癌中NUS 1的缺失促进ER应激并激活p38和ERK 1/2 MAPK

四、NUS1缺失对治疗的潜在影响

恩杂鲁胺（Enzalutamide）作用于雄激素受体（AR）信号传导，是现在前列腺癌治疗的首选药物。研究人员顺利获得在NUS1敲除的C4-2B类器官中联合使用恩杂鲁胺，评估其协同效应；并顺利获得Western blot和RT-qPCR分析NUS1敲除后AR及其靶基因（KLK3、NKX3-1）的表达。结果显示NUS1敲除使AR蛋白水平降低40%（p <0.05），KLK3和NKX3-1 mRNA表达分别下降50%和60%；联合恩杂鲁胺使NUS1敲除类器官的活力进一步降低1.6倍（p <0.05）。表明NUS1缺失可增强抗雄激素治疗的疗效。