Background Pooled library CRISPR/Cas9 knockout screening across hundreds of cell lines has identified genes whose disruption leads to fitness defects, a critical step in identifying candidate cancer targets. However, the number of essential genes detected from these monogenic knockout screens is low compared to the number of constitutively expressed genes in a cell. Results Through a systematic analysis of screen data in cancer cell lines generated by the Cancer Dependency Map, we observe that half of all constitutively expressed genes are never detected in any CRISPR screen and that these never-essentials are highly enriched for paralogs. We investigated functional buffering among approximately 400 candidate paralog pairs using CRISPR/enCas12a dual-gene knockout screening in three cell lines. We observe 24 synthetic lethal paralog pairs that have escaped detection by monogenic knockout screens at stringent thresholds. Nineteen of 24 (79%) synthetic lethal interactions are present in at least two out of three cell lines and 14 of 24 (58%) are present in all three cell lines tested, including alternate subunits of stable protein complexes as well as functionally redundant enzymes. Conclusions Together, these observations strongly suggest that functionally redundant paralogs represent a targetable set of genetic dependencies that are systematically under-represented among cell-essential genes in monogenic CRISPR-based loss of function screens.

中文翻译：

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多重 enCas12a 筛选检测旁系同源物中的功能缓冲，否则在单基因 Cas9 敲除筛选中被掩盖

背景 跨数百个细胞系的汇集文库 CRISPR/Cas9 敲除筛选已经确定了其破坏导致适应性缺陷的基因，这是确定候选癌症靶标的关键步骤。然而，与细胞中组成型表达基因的数量相比，从这些单基因敲除筛选中检测到的必需基因数量较少。结果通过对癌症依赖性图谱生成的癌细胞系筛选数据的系统分析，我们观察到，在任何 CRISPR 筛选中从未检测到所有组成型表达基因的一半，并且这些非必需基因高度富集旁系同源基因。我们在三个细胞系中使用 CRISPR/enCas12a 双基因敲除筛选研究了大约 400 个候选旁系同源对之间的功能缓冲。我们观察到 24 个合成的致命旁系同源基因对，它们在严格的阈值下逃脱了单基因敲除筛选的检测。24 个 (79%) 合成致死相互作用中的 19 个存在于三个细胞系中的至少两个中，24 个中的 14 个 (58%) 存在于所有三个测试细胞系中，包括稳定蛋白质复合物的替代亚基以及功能冗余酶。结论 总之，这些观察结果强烈表明，功能冗余的旁系同源物代表了一组可靶向的遗传依赖性，这些遗传依赖性在基于单基因 CRISPR 的功能丧失筛选中的细胞必需基因中系统性地代表性不足。24 个 (79%) 合成致死相互作用中的 19 个存在于三个细胞系中的至少两个中，24 个中的 14 个 (58%) 存在于所有三个测试细胞系中，包括稳定蛋白质复合物的替代亚基以及功能冗余酶。结论 总之，这些观察结果强烈表明，功能冗余的旁系同源物代表了一组可靶向的遗传依赖性，这些遗传依赖性在基于单基因 CRISPR 的功能丧失筛选中的细胞必需基因中系统性地代表性不足。24 个 (79%) 合成致死相互作用中的 19 个存在于三个细胞系中的至少两个中，24 个中的 14 个 (58%) 存在于所有三个测试细胞系中，包括稳定蛋白质复合物的替代亚基以及功能冗余酶。结论 总之，这些观察结果强烈表明，功能冗余的旁系同源物代表了一组可靶向的遗传依赖性，这些遗传依赖性在基于单基因 CRISPR 的功能丧失筛选中的细胞必需基因中系统性地代表性不足。