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在 DNA 损伤应答（DDR）机制尚未完全明晰的情况下，研究人员开展了 “Comprehensive interrogation of synthetic lethality in the DNA damage response” 主题研究。通过 CRISPR 干扰（CRISPRi）筛选，绘制了 DDR 基因遗传互作图谱，发现新机制。这为探究 DDR 通路及癌症治疗靶点提供依据。
在细胞的微观世界里，DNA 时刻面临着各种威胁，而 DNA 损伤应答（DNA damage response，DDR）就像是细胞的 “守护者联盟”，负责保护基因组的稳定性。然而，这个 “联盟” 内部的众多通路之间是如何协同工作的，一直是个未解之谜。而且，由于 DDR 中存在功能重叠的因子和相互补偿的通路，使得单个基因在 DNA 修复过程中的真正作用常常被掩盖。这不仅阻碍了我们对生命基本过程的深入理解，也限制了相关疾病治疗手段的开发，尤其是在癌症治疗方面，精准靶向 DDR 通路的药物研发急需突破。
为了揭开 DDR 的神秘面纱，来自瑞士联邦理工学院（ETH）苏黎世分校、意大利瑞士大学（USI）、英国剑桥大学、哈佛医学院等机构的研究人员展开了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Nature》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：利用 CRISPRi 双导向筛选技术，针对 548 个核心 DDR 基因构建了名为 SPIDR（Systematic Profiling of Interactions in DNA Repair）的文库，系统地绘制遗传互作图谱；运用多种细胞实验方法，如双荧光流式细胞术、克隆形成存活实验、竞争性生长实验等，验证遗传互作关系并探究其机制；通过 ChIP - seq、Repli - seq 等技术，在基因组层面分析 DNA 损伤和修复相关的变化。
研究结果如下：
- 绘制遗传互作图谱：利用 CRISPRi 双导向筛选技术，研究人员对 548 个核心 DDR 基因进行研究，绘制出了包含约 700,000 个导向水平和 150,000 个基因水平的遗传互作图谱。该图谱涵盖了所有主要的 DNA 修复通路，包括许多必需基因，发现了超过 5,000 个高可信度的相互作用，不仅重现了已知的相互作用，还揭示了许多新的关联。
- WDR48 - USP1 与 PCNA 降解的关系：研究发现 WDR48 与 USP1 共同作用，在 FEN1/LIG1 缺陷细胞中抑制 PCNA 降解。当 FEN1 或 LIG1 缺失时，细胞内积累的 DNA 间隙会引发 PCNA 泛素化，若 WDR48 - USP1 的平衡作用缺失，PCNA 会过度泛素化并降解，最终导致 DNA 复制不足和基因组不稳定。通过一系列实验，如双荧光流式细胞术、蛋白质印迹分析等，证实了这一机制。
- FANCM 和 SMARCAL1 的作用机制：FANCM 和 SMARCAL1 的联合缺失会导致细胞在有丝分裂时出现染色体断裂和死亡。研究表明，它们的互补活性能够重塑在富含 TA 重复序列处形成的十字形 DNA 结构。当两者都缺失时，十字形结构会持续存在并被 ERCC1 - ERCC4 复合物切割，从而导致 DNA 双链断裂（DSBs），最终引发细胞死亡。研究人员通过 ChIP - seq、生化实验等手段验证了这一过程。
研究结论和讨论部分指出，该研究通过全面的遗传互作分析，为理解基因组维持机制提供了基本见解。确定的 WDR48 - USP1 和 FANCM - SMARCAL1 的新功能关系，为进一步研究 DDR 因子之间的新联系奠定了基础。同时，研究中发现的众多合成致死关系，有望在癌症治疗中得到应用。例如，USP1 抑制剂可能对 FEN1 突变的癌症治疗有效；FANCM 或 SMARCAL1 的突变与多种癌症相关，它们可作为潜在的药物靶点。这项研究为癌症治疗开辟了新的方向，为精准医疗提供了重要的理论依据，也为后续深入探究 DDR 通路的复杂机制提供了有力的支持。
