<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(xué)研究所、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)布羅德研究所的一組科學(xué)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(píng)估了5000多個(gè)人類(lèi)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(xì)胞過(guò)程中的基因功能，具有空間和時(shí)間分辨率。該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)涵蓋了超過(guò)3100萬(wàn)個(gè)單個(gè)細(xì)胞，包括數(shù)百個(gè)不同參數(shù)的定量數(shù)據(jù)，使預(yù)測(cè)基因如何工作和共同運(yùn)作成為可能。這項(xiàng)新研究發(fā)表在11月7日在線出版的《細(xì)胞》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在我的整個(gè)職業(yè)生涯中，我一直想知道當(dāng)一個(gè)基本基因的功能被消除時(shí)，細(xì)胞會(huì)發(fā)生什么，&rdquo;麻省理工學(xué)院教授Iain Cheeseman說(shuō)，他是這項(xiàng)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(diǎn)，不僅僅是針對(duì)一個(gè)基因，而是針對(duì)與人類(lèi)細(xì)胞在培養(yǎng)皿中分裂有關(guān)的每一個(gè)基因，這是非常強(qiáng)大的。我們創(chuàng)造的資源不僅會(huì)讓我們自己的實(shí)驗(yàn)室受益，也會(huì)讓世界各地的實(shí)驗(yàn)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(gè)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(xué)院的赫爾曼和瑪格麗特&middot;索科爾生物學(xué)教授，他和同事們與麻省理工學(xué)院副教授保羅&middot;布萊尼及其在布羅德研究所的團(tuán)隊(duì)合作，確定并實(shí)現(xiàn)了這一雄心勃勃的聯(lián)合目標(biāo)。布羅德研究所的研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種新的基因篩選技術(shù)，它結(jié)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(xì)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(shè)備進(jìn)行實(shí)踐。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該研究的資深作者、麻省理工學(xué)院生物工程系副教授、麻省理工學(xué)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(shuō):&ldquo;我們很自豪地展示了與懷特黑德研究所Iain實(shí)驗(yàn)室合作的低成本成像分析可獲得的難以置信的細(xì)胞過(guò)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(xì)的表型讀數(shù)將遺傳擾動(dòng)聯(lián)系起來(lái)的能力是迫切需要的，現(xiàn)在可以在許多研究領(lǐng)域向前發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Cheeseman補(bǔ)充道:&ldquo;聯(lián)合細(xì)胞生物篩選的能力從根本上改變了游戲規(guī)則。你有兩個(gè)相鄰的細(xì)胞，所以你對(duì)它們是否相同進(jìn)行統(tǒng)計(jì)上顯著計(jì)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(píng)估了人類(lèi)細(xì)胞系中5072個(gè)基本基因的功能。他們分析了屏幕上細(xì)胞的四種標(biāo)記:DNA;DNA損傷反應(yīng)，一種檢測(cè)并對(duì)受損DNA做出反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞途徑;還有兩個(gè)重要的結(jié)構(gòu)蛋白，肌動(dòng)蛋白和微管蛋白。除了最初的篩選，科學(xué)家們還對(duì)參與細(xì)胞分裂(也稱(chēng)為&ldquo;有絲分裂&rdquo;)的約200個(gè)基因進(jìn)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(méi)有發(fā)現(xiàn)它們與有絲分裂過(guò)程有關(guān)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)配套網(wǎng)站提供，為其他科學(xué)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(xì)胞中收集了大量信息。例如，對(duì)于細(xì)胞核來(lái)說(shuō)，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(shuō)。&ldquo;計(jì)算機(jī)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(xué)家們的工作為屏幕上分析的每個(gè)基因提供了一種細(xì)胞生物學(xué)&ldquo;指紋&rdquo;。利用復(fù)雜的計(jì)算聚類(lèi)策略，研究人員可以將這些指紋相互比較，并構(gòu)建基因之間潛在的調(diào)節(jié)關(guān)系。由于該團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)證實(shí)了多個(gè)已知的關(guān)系，因此可以用來(lái)對(duì)功能和/或與其他基因的相互作用未知的基因進(jìn)行自信的預(yù)測(cè)。</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(gè)與離子通道有關(guān)的驚人發(fā)現(xiàn)。AQP7和ATP1A1這兩個(gè)基因在有絲分裂中起作用，特別是在染色體的適當(dāng)分離中。這些基因編碼的膜結(jié)合蛋白運(yùn)輸離子進(jìn)出細(xì)胞。&ldquo;在我研究有絲分裂的這么多年里，我從沒(méi)想過(guò)離子通道會(huì)參與其中，&rdquo;奇斯曼說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他補(bǔ)充說(shuō):&ldquo;我們實(shí)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(chǔ)上發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)工作得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院、戈登和貝蒂&middot;摩爾基金會(huì)、國(guó)防科學(xué)和工程研究生獎(jiǎng)學(xué)金以及自然科學(xué)和工程研究委員會(huì)獎(jiǎng)學(xué)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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>