<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669100025015/1669100025015.jpg" width="600" height="600" /></p> <p>懷特黑德生物醫(yī)學研究所、麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的一組科學家使用一種新穎的、集合的、基于圖像的篩選方法，系統(tǒng)地評估了5000多個人類基本基因的功能。他們的分析利用CRISPR-Cas9敲除基因活性，形成了一種前所未有的資源，用于理解和可視化在廣泛的細胞過程中的基因功能，具有空間和時間分辨率。該團隊的發(fā)現(xiàn)涵蓋了超過3100萬個單個細胞，包括數(shù)百個不同參數(shù)的定量數(shù)據(jù)，使預測基因如何工作和共同運作成為可能。這項新研究發(fā)表在11月7日在線出版的《細胞》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在我的整個職業(yè)生涯中，我一直想知道當一個基本基因的功能被消除時，細胞會發(fā)生什么，&rdquo;麻省理工學院教授Iain Cheeseman說，他是這項研究的資深作者，也是懷特黑德研究所的成員。&ldquo;現(xiàn)在，我們可以做到這一點，不僅僅是針對一個基因，而是針對與人類細胞在培養(yǎng)皿中分裂有關的每一個基因，這是非常強大的。我們創(chuàng)造的資源不僅會讓我們自己的實驗室受益，也會讓世界各地的實驗室受益。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>系統(tǒng)地破壞必需基因的功能并不是一個新概念，但傳統(tǒng)的方法受到各種因素的限制，包括成本、可行性和完全消除必需基因活性的能力。奇斯曼是麻省理工學院的赫爾曼和瑪格麗特&middot;索科爾生物學教授，他和同事們與麻省理工學院副教授保羅&middot;布萊尼及其在布羅德研究所的團隊合作，確定并實現(xiàn)了這一雄心勃勃的聯(lián)合目標。布羅德研究所的研究人員開創(chuàng)了一種新的基因篩選技術，它結合了兩種方法&mdash;&mdash;使用CRISPR-Cas9的大規(guī)模、集合的基因篩選和細胞成像，以揭示定量和定性的差異。此外，與其他方法相比，這種方法是便宜的，并使用商用設備進行實踐。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該研究的資深作者、麻省理工學院生物工程系副教授、麻省理工學院科赫綜合癌癥研究所的成員、布羅德研究所的核心成員Blainey說:&ldquo;我們很自豪地展示了與懷特黑德研究所Iain實驗室合作的低成本成像分析可獲得的難以置信的細胞過程分辨率。&rdquo;很明顯，這只是我們方法的冰山一角。基于更詳細的表型讀數(shù)將遺傳擾動聯(lián)系起來的能力是迫切需要的，現(xiàn)在可以在許多研究領域向前發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Cheeseman補充道:&ldquo;聯(lián)合細胞生物篩選的能力從根本上改變了游戲規(guī)則。你有兩個相鄰的細胞，所以你對它們是否相同進行統(tǒng)計上顯著計算的能力要高得多，你可以辨別非常小的差異。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Cheeseman、Blainey、主要作者Luke Funk和Kuan-Chung Su以及他們的同事評估了人類細胞系中5072個基本基因的功能。他們分析了屏幕上細胞的四種標記:DNA;DNA損傷反應，一種檢測并對受損DNA做出反應的關鍵細胞途徑;還有兩個重要的結構蛋白，肌動蛋白和微管蛋白。除了最初的篩選，科學家們還對參與細胞分裂(也稱為&ldquo;有絲分裂&rdquo;)的約200個基因進行了小規(guī)模的后續(xù)篩選。這些基因在最初的篩選中被鑒定出在有絲分裂中起著明確的作用，但此前沒有發(fā)現(xiàn)它們與有絲分裂過程有關。這些數(shù)據(jù)通過一個配套網(wǎng)站提供，為其他科學家研究他們感興趣的基因功能提供了資源。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們從這些細胞中收集了大量信息。例如，對于細胞核來說，不僅要看它的染色有多亮，還要看它有多大，有多圓，邊緣是光滑的還是凹凸不平的?奇斯曼說。&ldquo;計算機真的可以提取大量的空間信息。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>從這些豐富的多維數(shù)據(jù)中，科學家們的工作為屏幕上分析的每個基因提供了一種細胞生物學&ldquo;指紋&rdquo;。利用復雜的計算聚類策略，研究人員可以將這些指紋相互比較，并構建基因之間潛在的調節(jié)關系。由于該團隊的數(shù)據(jù)證實了多個已知的關系，因此可以用來對功能和/或與其他基因的相互作用未知的基因進行自信的預測。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員的篩選數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了許多值得注意的發(fā)現(xiàn)，包括一個與離子通道有關的驚人發(fā)現(xiàn)。AQP7和ATP1A1這兩個基因在有絲分裂中起作用，特別是在染色體的適當分離中。這些基因編碼的膜結合蛋白運輸離子進出細胞。&ldquo;在我研究有絲分裂的這么多年里，我從沒想過離子通道會參與其中，&rdquo;奇斯曼說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他補充說:&ldquo;我們實際上只是觸及了從我們的數(shù)據(jù)中可以挖掘到的皮毛。我們希望其他許多人不僅能從這一資源中受益，而且能在此基礎上發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項工作得到了美國國立衛(wèi)生研究院、戈登和貝蒂&middot;摩爾基金會、國防科學和工程研究生獎學金以及自然科學和工程研究委員會獎學金的支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>