Nat Methods:開發出基於CRISPR/Cas9和單細胞RNA測序的CROP-seq方法

2020-11-24 生物谷

2017年1月23日/

生物谷

BIOON/---利用「基因剪刀」CRISPR/Cas9進行基因組編輯是一種用於生物學發現和鑑定新的藥物靶標的強大工具。在進行CRISPR集中篩選（pooled screen）時，利用CRISPR gRNA靶向上千種不同的基因對大量的細胞進行編輯。接下來，一些經過編輯的細胞通過實驗手段加以篩選，而且利用它們的gRNA（嚮導RNA）確定哪些基因在生物學機制研究中起著最為重要的作用。

這種篩選方法最為適合解決與細胞生長能力（比如，鑑定讓癌細胞抵抗化療或免疫細胞抵抗HIV感染的基因）直接相關聯的問題。相反之下，集中篩選並不能很好地用於研究基因調節和其他複雜的生物學機制。為了理解多種基因如何協同調節細胞狀態，當前針對每個CRISPR靶向的基因，分別地對細胞進行培養、編輯和分析是必不可少的。這是非常繁瑣的，而且耗費昂貴。

如今，在一項新的研究中，來自奧地利科學院CeMM分子醫學研究中心的Christoph Bock及其團隊開發出一種新方法：將CRISPR集中篩選和按序篩選（arrayedscreen）的優勢結合在一起。通過將CRISPR基因組編輯與單細胞RNA測序整合在一起，他們在單個實驗中研究上千個細胞，從而能夠平行地確定多種基因的調控影響。相關研究結果於2017年1月18日在線發表在

Nature Methods

期刊上，論文標題為「Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout」。

Bock團隊成功地開發出一種採用了前沿的分子技術的優雅設計：論文第一作者Paul Datlinger構建出一種病毒

載體

，能夠讓CRISPRgRNA在單細胞測序實驗中可視化觀察，而最新的用於單細胞RNA測序的液滴方法足以高通量地分析單個細胞中上千種基因組編輯事件的影響。

通過創造性地將兩種極有前景的

基因組學

領域結合在一起，這種被稱作CROP-seq（CRISPR droplet sequencing, CRISPR液滴測序）的方法能夠在利用其它方法很難實現的規模和細節上高通量地分析基因調節。再者，隨著單細胞測序成本不斷下降，這種方法能夠產生首批人類基因組上2.3萬個基因中每個基因的調節影響的綜合圖譜。

Bock說，「我們將利用CROP-seq研究遺傳因子和表觀

遺傳

因子在

白血病

產生中的相互作用。如果我們理解在試管中，是什麼讓癌細胞產生，那麼我們能夠發現新的方法來幹擾細胞，並且將讓它們返回到一種不那麼有害的狀態。」

CROP-seq是作為一種開源方法而被開發出來的。屬於CROP-seq的所有數據、操作流程、試劑和

軟體

將會免費地分享給大眾，從而能夠讓其他的科學家們在他們的研究中使用和推廣這種方法。（生物谷 Bioon.com）

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Paul Datlinger, André F Rendeiro, Christian Schmidl, Thomas Krausgruber, Peter Traxler, Johanna Klughammer, Linda C Schuster, AmelieKuchler, DonatAlpar &Christoph Bock

doi:

10.1038/nmeth.4177

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