CRISPR-RNAseq:把混乱的基因编辑结果屡清楚

  对复杂基因网络的分析可以简单概括为三步：1.向大量细胞引入CRISPR基因编辑系统。2.应用单细胞RNA测序分析这些基因编辑的影响。3.分析基因型和表型之间相互作用的遗传途径。通过遵循这些步骤，研究人员可以比以前更有效地探索基因组遗传风险因子的功能影响，观察和研究癌细胞中发生突变的具体基因。
  通过CRISPR基因编辑系统与单细胞RNA测序的结合，加州大学旧金山分校（UCSF）和Broad研究所的研究人员合作开发了一种被之成为Perturb-seq的基因组编辑和检测复合系统。Broad和UCSF的科学家使用Perturb-seq对树突细胞（一种在免疫系统内充当关键信使的细胞）中解折叠蛋白应答（细胞应激）的产生进行了深入研究，发现这一通路与许多神经退行性疾病密切相关，表明CRISPR-RNAseq复合平台对各种生物问题的洞察潜力。
  该研究对应论文刊登在近期上线的Cell杂志上。在Broad研究所主导研究（“Perturb-Seq：Dissecting Molecular Circuits with Scalable Single-Cell RNA Profiling of Pooled Genetic Screens”）中，研究人员使用CRISPR / Cas9核酸酶切割目的DNA，使树突细胞与癌细胞中参与免疫应答相关转录因子（TF）和细胞周期调节蛋白编码基因失活。 之后使用Perturb-seq技术准确识别目的基因，分析基因修饰对细胞状态造成的影响并探索这些基因如何产生相互作用和依赖。
  在UCSF主导的研究（“A Multiplexed Single-Cell CRISPR Screening Platform Enables Systematic Dissection of the Unfolded Protein Response”）中，研究人员使用基于CRISPR的转录干扰（CRISPRi）同时抑制了癌细胞系中三个基因的表达，对解折叠蛋白质反应（UPR）进行了研究，UPR是一个存在于内质网中的感应性质量控制通路。 UPR机制可以对细胞内蛋白质的错误折叠进行识别并确保受损细胞自毁。
  除了结合CRISPR和RNA-seq之外，Broad和UCSF研究人员同时采用了细胞条码策略，在对细胞内目的基因编辑效率进行检测的同时测量基因组干扰对细胞内各个基因转的录物影响。
  同时，这两项研究也伴随着另一项发布于Cell的研究。像UCSF和Broad团队一样，以色列Weizmann科学院科学家也开发了一种组合CRISPR / RNA-seq方法。
  在他们的研究（“Dissecting Immune Circuits by Linking CRISPR-Pooled Screens with Single-Cell RNA-Seq”）中，Weizmann团队描述了他们探测参与抵抗病原体特定小鼠免疫细胞的具体方法。他们的研究确定了对免疫细胞之分重要的基因并说明它们如何指导针对入侵病原体产生复杂和集中的免疫应答。
  Weizmann团队的领导者Ido Amit指出，尽管CRISPR已经在很大程度上改变了世界各地的生物学研究，但它本身依旧是一个钝器。 “在应用这种基因编辑技术进行研究的过程中，我们经常会遇到各种问题，” Ido Amit说，“大多数研究迄今为止只能辨别编辑是否着实造成影响，而动物体和细胞内产生的大多数编辑过程却是复杂，甚至混乱的。”
  然而，新技术的组合使研究人员能够操纵并研究单个细胞内的具体基因，在极高的水平上了解每个基因变化所带来的结果。CRISPR-RNAseq的直接效益等于先前方法进行的数千次实验的总和，在医学研究与遗传工程领域具有强大的应用潜力。

来源：  

      Perturb-Seq: Dissecting Molecular Circuits with Scalable Single-Cell RNA Profiling of Pooled Genetic Screens
  http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.038
  A Multiplexed Single-Cell CRISPR Screening Platform Enables Systematic Dissection of the Unfolded Protein Response
  http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.048
  Dissecting Immune Circuits by Linking CRISPR-Pooled Screens with Single-Cell RNA-Seq
  http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.039

（转化医学网360zhyx.com）