《Horticulturae》：Genome-Wide Characterization and Expression Profiling of the Jacalin-Related Lectin (JRL) Gene Family Under Salt and Hormone Stresses in Melon (Cucumis melo L.)
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结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球最常见的恶性肿瘤之一，化疗耐药是导致其治疗失败和患者预后不良的主要原因。然而，目前对化疗耐药的关键驱动基因及其分子机制的认识仍十分有限。本研究旨在通过全基因组CRISPR-Cas9功能筛选技术，系统
结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球最常见的恶性肿瘤之一，化疗耐药是导致其治疗失败和患者预后不良的主要原因。然而，目前对化疗耐药的关键驱动基因及其分子机制的认识仍十分有限。本研究旨在通过全基因组CRISPR-Cas9功能筛选技术，系统鉴定结直肠癌化疗耐药的关键基因，并阐明其作用机制。研究人员利用全基因组CRISPR-Cas9敲除文库（GeCKO v2）在奥沙利铂（oxaliplatin）和伊立替康（irinotecan）处理的结直肠癌细胞系中进行功能筛选，鉴定出PRICKLE1基因是介导化疗耐药的关键候选基因。通过体外和体内实验证实，敲低PRICKLE1可显著恢复结直肠癌细胞对化疗药物的敏感性，而过表达PRICKLE1则增强耐药性。机制研究表明，PRICKLE1通过激活非经典Wnt信号通路（Wnt/PCP通路）上调多药耐药基因ABCB1（ATP-binding cassette subfamily B member 1）的表达，从而促进药物外排并导致耐药。此外，临床样本分析显示，PRICKLE1在耐药肿瘤组织中高表达，且其表达水平与患者的不良预后显著相关。本研究首次揭示了PRICKLE1作为结直肠癌化疗耐药的新型调控因子，为克服化疗耐药提供了潜在的治疗靶点和预后生物标志物。
一、研究背景与科学问题
结直肠癌是全球发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤。目前，以奥沙利铂和伊立替康为基础的联合化疗方案是晚期结直肠癌患者的一线标准治疗手段。然而，肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性是导致治疗失败、肿瘤复发和患者生存期缩短的最主要原因。化疗耐药的形成涉及药物外排增强、凋亡信号通路异常、DNA损伤修复能力上调以及肿瘤干细胞特性获得等多种机制，其分子基础极为复杂。尽管已有大量研究尝试阐明化疗耐药机制，但关键的驱动基因和核心调控网络仍未完全明确，临床上缺乏能够有效预测耐药和逆转耐药的分子靶点。因此，系统性地鉴定结直肠癌化疗耐药的关键基因，并深入阐明其作用机制，对于开发新的治疗策略和改善患者预后具有重要的科学意义和临床价值。
二、研究内容与主要结论
针对上述问题，研究人员采用全基因组CRISPR-Cas9功能筛选技术，在奥沙利铂和伊立替康处理的结直肠癌细胞系中进行了无偏倚的耐药相关基因鉴定。通过筛选，研究人员发现PRICKLE1基因的敲除能够显著增强结直肠癌细胞对化疗药物的敏感性，提示PRICKLE1是化疗耐药的重要促进因子。进一步的功能实验证实，敲低PRICKLE1可恢复耐药细胞对奥沙利铂和伊立替康的敏感性，而过表达PRICKLE1则赋予敏感细胞耐药表型。在机制层面，研究人员揭示了PRICKLE1通过激活非经典Wnt信号通路（即Wnt/PCP通路），进而上调药物外排泵蛋白ABCB1的表达，促进化疗药物从细胞内泵出，最终导致耐药。临床相关性分析表明，PRICKLE1在化疗耐药的结直肠癌组织中表达显著升高，其高表达与患者较差的无进展生存期和总生存期显著相关。该研究首次系统阐明了PRICKLE1在结直肠癌化疗耐药中的核心作用，为预测化疗反应和开发逆转耐药的新型靶向药物提供了坚实的理论依据。
三、主要关键技术方法
研究人员主要采用了以下几项关键技术方法：第一，全基因组CRISPR-Cas9功能筛选技术，利用GeCKO v2慢病毒敲除文库在结直肠癌细胞系中进行大规模基因敲除筛选，结合化疗药物压力选择，鉴定耐药相关候选基因；第二，基于体外细胞模型的药物敏感性实验，包括细胞活力检测（CCK-8法）和克隆形成实验，用于验证基因敲除或过表达对化疗敏感性的影响；第三，体内异种移植瘤模型，使用结直肠癌细胞系构建裸鼠皮下移植瘤，评估PRICKLE1表达水平对肿瘤化疗响应的影响；第四，分子生物学机制研究，包括RNA测序（RNA-seq）分析差异表达基因、荧光素酶报告基因实验验证Wnt/PCP通路活性、以及染色质免疫沉淀（ChIP）实验检测转录因子对ABCB1启动子的结合；第五，临床样本队列分析，利用公共数据库（如TCGA）和独立临床队列的结直肠癌组织样本，分析PRICKLE1表达与化疗耐药及患者预后的关联。
四、研究结果
1. 全基因组CRISPR-Cas9筛选鉴定PRICKLE1为化疗耐药关键基因
研究人员在奥沙利铂和伊立替康处理的结直肠癌细胞系中开展全基因组CRISPR-Cas9功能筛选，通过比较耐药细胞与敏感细胞中sgRNA的富集情况，发现PRICKLE1基因的sgRNA在耐药细胞中显著富集，提示敲除PRICKLE1会使细胞对化疗药物更敏感，从而在药物压力下被负向选择。该结果表明PRICKLE1是维持结直肠癌化疗耐药所必需的关键基因。
2. PRICKLE1调控结直肠癌细胞化疗敏感性的功能验证
通过shRNA介导的稳定敲低和过表达实验，研究人员证实敲低PRICKLE1能够显著降低结直肠癌细胞对奥沙利铂和伊立替康的半数抑制浓度（IC50），而过表达PRICKLE1则显著提高IC50值。克隆形成实验进一步验证了上述结果，表明PRICKLE1的表达水平直接决定结直肠癌细胞对化疗药物的耐受程度。
3. PRICKLE1通过激活Wnt/PCP通路上调ABCB1表达
机制研究显示，PRICKLE1作为Wnt/PCP通路的核心组分，其过表达可激活下游小GTP酶RAC1和JNK信号，进而促进转录因子AP-1（activator protein-1）对ABCB1基因启动子的转录激活。RNA-seq和qRT-PCR实验证实，PRICKLE1过表达显著上调ABCB1的mRNA和蛋白水平，而敲低PRICKLE1则下调ABCB1表达。药物外排实验证实，PRICKLE1介导的ABCB1上调增强了细胞内化疗药物的外排效率，从而降低细胞内药物蓄积浓度。
4. 体内实验证实PRICKLE1促进肿瘤化疗耐药
在裸鼠异种移植瘤模型中，研究人员发现PRICKLE1过表达的结直肠癌移植瘤对奥沙利铂治疗表现出明显的耐药性，肿瘤生长抑制率显著低于对照组；而PRICKLE1敲低的移植瘤对化疗药物的敏感性显著增强。免疫组化染色显示，PRICKLE1表达水平与肿瘤组织中ABCB1的表达呈正相关，进一步验证了体外机制研究的结论。
5. 临床样本分析显示PRICKLE1高表达与不良预后相关
利用TCGA数据库和独立临床队列的结直肠癌组织样本，研究人员发现PRICKLE1在化疗耐药患者肿瘤组织中的表达水平显著高于化疗敏感患者。生存分析表明，PRICKLE1高表达的患者无进展生存期和总生存期均显著缩短。多因素Cox回归分析显示，PRICKLE1表达水平是结直肠癌患者预后的独立预测因子。
五、讨论与结论
讨论部分指出，本研究通过无偏倚的全基因组功能筛选策略，首次将PRICKLE1鉴定为结直肠癌化疗耐药的关键调控因子，拓展了对非经典Wnt信号通路在肿瘤化疗耐药中作用的认识。研究还发现PRICKLE1-ABCB1调控轴可作为预测化疗反应的新型生物标志物，并提示靶向PRICKLE1或其下游信号通路可能为逆转结直肠癌化疗耐药提供新的治疗策略。研究结论部分明确指出：PRICKLE1通过激活Wnt/PCP信号通路上调ABCB1表达，促进药物外排，进而驱动结直肠癌化疗耐药；PRICKLE1高表达与患者不良预后显著相关，是潜在的预后标志物和治疗靶点。
