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Nat Methods:开发出基于CRISPR/Cas9和单细胞RNA测序的CROP-seq方法

来源:生物谷 2017-01-23 20:22


2017年1月23日/生物谷BIOON/---利用“基因剪刀”CRISPR/Cas9进行基因组编辑是一种用于生物学发现和鉴定新的药物靶标的强大工具。在进行CRISPR集中筛选(pooled screen)时,利用CRISPR gRNA靶向上千种不同的基因对大量的细胞进行编辑。接下来,一些经过编辑的细胞通过实验手段加以筛选,而且利用它们的gRNA(向导RNA)确定哪些基因在生物学机制研究中起着最为重要的作用。

这种筛选方法最为适合解决与细胞生长能力(比如,鉴定让癌细胞抵抗化疗或免疫细胞抵抗HIV感染的基因)直接相关联的问题。相反之下,集中筛选并不能很好地用于研究基因调节和其他复杂的生物学机制。为了理解多种基因如何协同调节细胞状态,当前针对每个CRISPR靶向的基因,分别地对细胞进行培养、编辑和分析是必不可少的。这是非常繁琐的,而且耗费昂贵。

如今,在一项新的研究中,来自奥地利科学院CeMM分子医学研究中心的Christoph Bock及其团队开发出一种新方法:将CRISPR集中筛选和按序筛选(arrayedscreen)的优势结合在一起。通过将CRISPR基因组编辑与单细胞RNA测序整合在一起,他们在单个实验中研究上千个细胞,从而能够平行地确定多种基因的调控影响。相关研究结果于2017年1月18日在线发表在Nature Methods期刊上,论文标题为“Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout”。

Bock团队成功地开发出一种采用了前沿的分子技术的优雅设计:论文第一作者Paul Datlinger构建出一种病毒载体,能够让CRISPRgRNA在单细胞测序实验中可视化观察,而最新的用于单细胞RNA测序的液滴方法足以高通量地分析单个细胞中上千种基因组编辑事件的影响。

通过创造性地将两种极有前景的基因组学领域结合在一起,这种被称作CROP-seq(CRISPR droplet sequencing, CRISPR液滴测序)的方法能够在利用其它方法很难实现的规模和细节上高通量地分析基因调节。再者,随着单细胞测序成本不断下降,这种方法能够产生首批人类基因组上2.3万个基因中每个基因的调节影响的综合图谱。

Bock说,“我们将利用CROP-seq研究遗传因子和表观遗传因子在白血病产生中的相互作用。如果我们理解在试管中,是什么让癌细胞产生,那么我们能够发现新的方法来干扰细胞,并且将让它们返回到一种不那么有害的状态。”

CROP-seq是作为一种开源方法而被开发出来的。属于CROP-seq的所有数据、操作流程、试剂和软件将会免费地分享给大众,从而能够让其他的科学家们在他们的研究中使用和推广这种方法。(生物谷 Bioon.com)

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Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout

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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