2020年11月12日訊/
生物谷BIOON/---生物學中的許多基本原理和基本上所有調節發育的途徑都是在所謂的遺傳篩選中發現的。
遺傳篩選最初是在果蠅和秀麗隱杆線蟲中開創的，它涉及到許多基因的逐一失活。通過分析基因失活的後果，科學家們可以得出關於其功能的結論。比如，這種方法可以確定大腦形成所需的所有基因。
在果蠅和線蟲身上可以常規地進行遺傳篩選。在人類中，存在著豐富的關於
遺傳病和疾病相關突變後果的知識，但對人類進行系統性分析是不可能的。如今，在一項新的研究中，來自奧地利維也納生物中心（Vienna BioCenter）、維也納大學和維也納醫科大學的研究人員開發出一種突破性的技術，這種技術允許在人類組織中並行分析數百個基因。他們將這種新技術命名為CRISPR-LICHT。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為「A human tissue screen identifies a regulator of ER secretion as a brain size determinant」。
圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb5390。
通過使用維也納生物中心奧地利科學院分子生物技術研究所（IMBA）的Jürgen Knoblich研究團隊開發的人腦三維細胞培養模型---大腦類器官（cerebral organoids），人們如今可以使用CRISPR-LICHT分析數百種突變在人腦中的作用。
論文共同第一作者、IMBA博士生Dominik Lindenhofer解釋說，「這種技術是基於眾所周知的在2020年10月獲得諾貝爾獎的CRISPR-Cas9技術和雙條碼方法的結合。關鍵的技巧是使用嚮導RNA（gRNA），同時也使用一種基因條形碼，即我們添加到用來培養類器官的細胞基因組中的DNA片段。這讓我們可以看到每個類器官的完整細胞譜系，而第二種條形碼讓我們可以計算每個起始細胞產生的細胞數量。這降低了噪音，因此我們可以確定每種gRNA對類器官生長過程中產生的細胞數量的影響。為了描述我們的方法，我們將之稱為CRISPR-LICHT（CRIPSR-Lineage Tracing at Cellular resolution in Heterogenous Tissue，利用CR
ipsR在異質組織中進行細胞解析度下的譜系追蹤）。」
這些研究人員將CRISPR-LICHT應用於小頭畸形（microcephaly），即一種以患者大腦尺寸縮小和嚴重智力障礙為典型特徵的
遺傳性疾病。通過這種革命性的新技術，他們篩選出了所有疑似在這種疾病中發揮作用的基因。
論文共同第一作者、IMBA博士後研究員Christopher Esk說，「我們不僅能夠利用CRISPR-LICHT識別小頭畸形基因，而且還精確地確定了一種參與控制大腦大小的特定機制。」內質網（ER）被確定為控制胞外基質蛋白分泌的主要樞紐。這種機制會影響組織的完整性，從而影響大腦的大小，並被確定為小頭畸形的原因之一。
果蠅的遺傳篩選早已成為全基因組篩選的成熟工具，在維也納有著悠久的傳統。維也納果蠅研究中心（VDRC）由來自IMBA的科學家們共同開發，是歐洲唯一的果蠅種群中心，並且也是全球最大的用於功能基因研究的果蠅資料庫之一。IMBA科學主任兼組長Jürgen Knoblich也有研究果蠅
遺傳學的經驗，而且多虧了果蠅，他對
幹細胞在大腦發育中的作用有了重要的新見解。
Knoblich說，「我們非常興奮地報告，我們如今可以常規地在複雜的類器官系統中進行
遺傳篩選。該方法可以應用於其他類器官模型和任何影響器官形成的疾病。這是一種全新的分析大腦疾病的方法，並且具有令人難以置信的未來潛力，這是因為它可以應用於任何大腦疾病，包括自閉症。我們的研究只有在維也納生物中心的協作精神下才有可能，這是因為其他研究團隊也為幫助開發這種新技術做出了實質性貢獻。」（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Christopher Esk et al. A human tissue screen identifies a regulator of ER secretion as a brain size determinant. Science, 2020, doi:10.1126/science.abb5390.