雄激素受体（AR）是前列腺癌（PCa）的核心驱动因子，尽管AR靶向疗法已成为标准治疗方案，但晚期前列腺癌常通过激活AR信号通路产生耐药性，亟需发掘全新AR调控靶点以突破治疗瓶颈。加州大学旧金山分校医学系和Arc研究所团队通过全基因组CRISPRi筛选结合内源性AR荧光报告系统，首次鉴定出PTGES3（前列腺素E合成酶3）作为AR功能的直接调控因子，其靶向抑制可有效阻断AR信号通路并抑制耐药性前列腺癌进展。海星生物依托自主研发的CRISPRSeek™文库筛选平台，提供高效、精准的CRISPR文库筛选服务，从文库设计、病毒包装到高通量测序及数据深度解析全流程赋能，助力科研人员快速挖掘肿瘤关键调控靶点与核心机制。
一、核心研究方法
1.内源性AR荧光报告系统构建
采用拆分荧光蛋白标记策略，将mNG2荧光蛋白的11号β链（16个氨基酸）敲入AR基因的N端，构建内源性mNG2-AR融合报告细胞系（C42BmNG2-AR）。通过慢病毒在该细胞系中稳定表达mNG2的1-10号β链，两者非共价结合形成功能性荧光复合物，可实时定量检测内源性AR蛋白水平与定位，且不影响AR的生物学活性（图1a-d）。
2.全基因组CRISPRi筛选发现AR调控因子
在稳定表达dCas9-KRAB的C42BmNG2-AR细胞中，导入全基因组CRISPRi sgRNA文库。基于AR荧光信号强度，使用荧光激活细胞分选（FACS） 分离出AR蛋白水平最高和最低的细胞群体（各25%）。通过深度测序和生物信息学分析，鉴定出sgRNA显著富集于低AR群体的基因，即那些其表达被抑制会导致AR蛋白下降的基因（图2）。
3.多层次机制与功能验证
分子与细胞功能：利用RNA-seq、蛋白质组学、免疫共沉淀、邻近连接实验、染色质可及性测序（ATAC-seq）和ChIP-seq等技术，全面解析PTGES3影响AR的机制。
临床相关性分析：整合多个前列腺癌患者队列数据，分析PTGES3表达与临床预后的关联。
临床前模型验证：在多种细胞系和患者来源异种移植（PDX）模型中，通过基因敲低和小鼠实验，验证PTGES3作为治疗靶点的效力。
二、研究结果
结果1：全基因组CRISPRi筛选鉴定AR调控新靶点PTGES3
筛选成功复现了HOXB13、GATA2等已知AR调控因子，证实了筛选体系的可靠性。在众多新发现的调控因子中，PTGES3作为顶级候选基因脱颖而出（图2b,c）。在多个细胞模型中验证，敲低PTGES3能显著降低AR蛋白水平（图2d-f）。
结果2：PTGES3调控AR蛋白稳定性与功能
PTGES3敲低能在多种AR阳性前列腺癌细胞（包括恩杂鲁胺耐药株）中降低AR蛋白，但不影响其mRNA，表明其作用于翻译后水平（图3a-c）；还导致AR阳性癌细胞发生细胞周期阻滞和凋亡（图3d,e）。PTGES3具有双重功能域（N端PGE2合成酶活性位点Y9，C端HSP90互作位点W106），两个位点的功能对于维持AR蛋白水平均不可或缺（图3f-i）。
结果3：PTGES3与AR直接相互作用并促进其核内功能
PTGES3在前列腺癌细胞中同时定位于细胞质和细胞核，且核内PTGES3高表达与前列腺癌患者PSA复发风险增加显著相关（图4a-b）。co-IP和邻近连接实验证实，PTGES3与AR在细胞核内直接结合，且结合依赖AR的DNA结合域（DBD）和配体结合域（LBD）（图4c-e）。体外重组蛋白实验显示，PTGES3可直接增强AR与雄激素反应元件（ARE）的结合能力，且不依赖HSP90，通过稳定AR的DNA结合构象发挥作用（图4f-k）。
结果4：PTGES3调控AR基因组结合与染色质可及性
ChIP-seq分析显示，PTGES3沉默后，AR在全基因组范围内的结合位点减少85%以上，包括KLK3、KLK2等经典AR靶基因的启动子和增强子区域（图5c-g）。ATAC-seq结果显示，PTGES3沉默导致的染色质可及性变化与AR沉默高度相似，80%以上的差异可及区域与AR结合位点重叠，且AR靶基因启动子区域的染色质开放性显著降低（图5h-k）。
结果5：PTGES3是耐药性前列腺癌的潜在治疗靶点
PTGES3高表达与接受雄激素剥夺治疗（ADT）的前列腺癌患者转移风险增加显著相关，且在AR靶向治疗耐药的转移性前列腺癌患者中，PTGES3高表达与更差的总生存期相关（图6a、补充图10a）。
体外疗效：PTGES3敲低可显著抑制AR驱动的前列腺癌细胞增殖，包括恩杂鲁胺耐药细胞系，但对AR阴性细胞系（PC3、DU145）无显著影响，提示其作用依赖性AR（图6c-h）。
体内验证：在LNCaP裸鼠PDX模型中，诱导性PTGES3沉默可显著抑制肿瘤生长，且肿瘤组织中AR蛋白水平显著降低（图6i、补充图10h）。
三、研究意义
本研究通过内源性荧光报告系统与全基因组CRISPRi筛选的巧妙结合，完成了对AR蛋白调控网络的系统性“普查”，成功定位关键枢纽基因PTGES3。研究发现PTGES3是维持AR蛋白稳定的必需因子，更揭示其通过核内直接结合，充当AR转录共激活因子和染色质景观维护者的全新机制。
PTGES3的发现具有重要转化医学价值：其作用机制独立于现有AR抑制剂，为克服AR扩增、突变或剪接变体导致的耐药提供新途径；且在AR阳性癌细胞中的“条件性必需”特性，预示靶向PTGES3具有较好安全性。未来开发针对PTGES3的小分子抑制剂或蛋白降解剂，有望成为治疗去势抵抗性前列腺癌的新一代策略。
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参考文献：Li H, Melnyk J E, Fu B X H, et al. Genome-scale CRISPR screens identify PTGES3 as a direct modulator of androgen receptor function in advanced prostate cancer[J]. Nature Genetics, 2025: 1-12.
