国内白癜风知名专家 https://baike.baidu.com/item/%e8%b5%b5%e6%98%8e%e5%9b%bd/23354490?fr=aladdin绘制遗传变化与其基因型与表型之间之间的关系对于理解基因和细胞功能至关重要,这也是遗传学的核心。单细胞CRISPR筛选是一种新兴的工具,可以用来探索哺乳动物基因功能和基因调控网络,以产生丰富的基因型-表型图谱。然而,到目前为止,它们的使用还仅限于研究预先选择的基因和预先定义的生物学问题。
年6月9日,发表在《Cell》上的一项新研究中,来自麻省理工学院(MIT)领导的研究团队报告了第一个在超过万个人类细胞中执行基因组规模的单细胞CRISPR筛选结果,这些数据将人类基因与其在细胞中的作用一一联系了起来,揭示出基因与细胞功能的多维景观,从而提供了更为全面的基因型-表型关系图谱。
该图谱使科学家们可以深入研究各种生物学问题,包括用它来探索具有未知功能的基因对细胞的影响、研究线粒体对应激的反应,并筛选出导致染色体丢失或获得的基因。这在过去是不可能完成的任务。
20多年前,曾参与人类基因组计划的MIT生物学教授JonathanWeissman是这项新研究的负责人。他说:“这是一个极为丰富的资源,就像人类基因组那样,所有科学家都可以使用。你可以利用它进行基于发现的研究。有了这个基因型-表型关系图谱,你不需要预先定义你要研究的生物学问题,就可以直接进入并筛选数据库,而且,你也不需要做任何实验。”
该研究共同通讯作者、Weissman实验室的前博士后研究员TomNorman说:“我认为这个数据集将使来自生物学其他领域的学者进行我们从未想到过的分析。”
这项研究使用了Perturb-seq方法能够以前所未有的深度跟踪基因开启或关闭的影响。该方法于年首次由Weissman等人首次提出,但当时只能用于小规模的基因,且成本高昂。
年3月,发表在《NatureBiotechnology》上的一项概念研究中,该团队与合作者共同创建了可以扩大规模的新版本Perturb-seq,扩展了科学家们研究复杂细胞过程的遗传控制能力。
Perturb-seq方法使用CRISPR-Cas9基因组编辑技术将遗传变化引入细胞,然后使用单细胞RNA测序来捕获有关因特定遗传变化而表达的RNA信息。由于RNA控制着细胞行为的方方面面,因此,这种方法有助于解码遗传变化对细胞的诸多影响。
自从发表了首个概念验证研究以来,Weissman等人已经在较小规模研究中使用了这种筛选方法。例如,他们在年使用Perfert-seq探索了人类和病毒基因在感染常见疱疹病毒HCMV的过程中是如何相互作用的。
在这项新研究中,Weissman团队将该方法扩展到了整个基因组。他们利用人类血癌细胞系和来自视网膜的非癌细胞,对超过万个细胞进行了Perturb-seq测序,并利用这些数据构建了一个将基因型与表型联系起来的全面图谱。
在完成筛选后,研究人员使用新数据集研究一些生物学问题。
Norman说:“Perfert-seq的优点是,它可以让你以一种无偏差的方式获得一个大数据集。没有人会知道你在使用这种数据集时会遇到什么限制。现在你更应该