CRISPR-Cas9筛选揭示人类癌细胞系中常见的必需miRNA

背景 使用CRISPR-Cas9系统进行全基因组功能筛选是揭示肿瘤特异性和常见遗传依赖性的有力工具。然而，目前的CRISPR-Cas9敲除文库主要靶向蛋白质编码基因。这限制了基于功能基因组学的miRNA功能研究。 方法 我们设计了一个新颖的CRISPR-Cas9敲除文库（lentiG-miR），包含8107个独特的sgRNA，靶向总共1769个人类miRNA，并对其sgRNA组成、预测的on-和off-target活性以及筛选性能与以前的文库进行了基准测试。使用代表16种不同肿瘤实体的总共45个人类癌细胞系，我们进行了负选择筛选以鉴定miRNA适应度基因。使用监督和非监督必需性分类器的组合对每个细胞系中的适应度miRNA进行评分。使用第90百分位数方法确定不同癌细胞系中的常见必需miRNA。为了后续验证，我们在不同的癌细胞系中对选定的常见必需miRNA进行了敲除实验和基因表达谱分析。 结果 与先前描述的miRNA靶向文库相比，我们发现lentiG-miR对蛋白质编码基因的脱靶活性显著降低，miRNA基因覆盖度更高，同时保持了高的on-target活性。一小部分miRNA表现出靶向sgRNA的稳健消耗，我们观察到靶向同一miRNA基因的冗余sgRNA之间具有高度一致性。在45个人类癌细胞系中，所有靶向的人类miRNA中只有217个（12%）在至少一个模型中评分为适应度基因，大多数miRNA的适应度效应局限于小的细胞系亚群。相比之下，我们鉴定了49个常见必需miRNA，它们在绝大多数细胞系中具有均匀的适应度谱。转录谱分析验证了在不同癌细胞系中，单个常见必需miRNA敲除后基因表达变化的高度一致性。 结论 我们的研究提出了一个具有高基因覆盖度和优化on-和off-target活性的miRNA靶向CRISPR-Cas9敲除文库。利用lentiG-miR文库，我们定义了人类癌细胞系中miRNA适应度基因的目录，为进一步研究miRNA在人类癌症中的作用奠定了基础。