Nat Neurosci：全基因组CRISPR筛查提醒神经元在氧化性压力状况下得以存活的症结机制

2021年5月28日 讯 /100医药网BIOON/ --单细胞转录组学能提供分歧人类细胞中基因表白的体系图谱，而下一项挑战则是体系性地舆解细胞类型的特定基因功效，基于CRISPR的功效基因组学和干细胞技术的整合则能使得分解的人类细胞中的基因功效获得扩大化的阐发。当细胞中的单个基因被开启或敞开时，其存在或缺失会影响细胞的功效和生活；日前，一篇颁发在国内杂志Nature Neuroscience上题为“Genome-wide CRISPRi/a screens in human neurons link lysosomal failure to ferroptosis”的研讨申报中，来自中国北方科技年夜学等机构的迷信家们通过火析人类基因组中的2万个基因，胜利对人类神经元的影响效应进行了编目。

图片起源：https://www.nature.com/articles/s41593-021-00862-0

文章中，研讨职员发明了一种能用于许多分歧类型细胞的技术以及一个数据库，其他使用该技术的研讨职员也可能奉献相似的常识，从而发明出一幅横跨整团体类细胞谱的疾病基因功效图谱。这或者是揭开疾病基因背地机制的症结一步，并且该项研讨任务还应用了基因测序、干细胞技术和CRISPR技术等最新研讨停顿。

好多人类遗传学研讨都将特定基因与特定疾病联系关系了起来，今朝研讨职员正在进行的任务便是懂得这些基因的改动诱发疾病的机制，这或者就能帮忙他们加倍有针对性地开辟新型疗法。研讨职员十分感趣味研讨参加诸如阿尔兹海默病和其它模式聪慧症等神经变性疾病的症结基因，他们所使用的办法包含应用干细胞所发生的神经元，并确定了当基因被开启和敞开时再细胞中所产生的化学变动。

研讨职员尤其寻觅了能在细胞中发生氧化性压力的基因表白的上游改动，在这种环境下，高活性的氧气就能发明一种有毒的情况，这种环境被以为是招致神经变性的次要起因。为了查询拜访繁多基因病深化研讨其相关功效，研讨职员采取了一种名为CRISPR激活/烦扰的技术（CRISPR a/i），其能帮忙研讨职员临时开启或敞开繁多基因，从而察看这种改动是若何影响其它基因表白的。应用能用于人类神经元研讨的对象，研讨职员就能翻开和敞开一个又一个基因，同时还能应用染料来察看高活性氧的存在，成果发现，敞开一种能制作激活卵白原（prosaposin）的基因的表白或者就会添加氧化性压力的程度，该卵白能帮忙协助细胞收受接管废除物。

在神经元中，激活卵白原与细胞中的溶酶体无关，在溶酶体中，生物性分子和毒素会被分类并以各类方式被处置；外表上，激活卵白原仿佛与氧化分子有关，但其却惹起了研讨职员的注意，由于遜有研讨标明表白激活卵白原的基因与帕金森发病无关；让研讨职员真正冲动的时，通过CRISPR筛查所获得的成果，他们领有了一种基于细胞的模子来帮忙懂得这种分割背地的起因。随后研讨职员开端深化研讨提醒激活卵白原的缺失是若何与神经变性分割上的，他们发现，克制编码激活卵白原的基因的表白或会招致一种称之为“老年斑”（age pigment）的物资的沉积，这种老年斑通常会在苍老的细胞中呈现，并且细胞中的溶酶体不再可能无效地降解该物资。研讨职员发现，老年斑会扣留铁离子，并发生活性氧分子，进而诱发铁灭亡（一种招致细胞灭亡的铁依赖性进程）。

在人类神经元中进行全基因组CRISPRi/a筛查或能将溶酶体生效与铁灭亡联系关系起来。

图片起源：Tian, R., et al. Nat Neurosci (2021). doi：10.1038/s41593-021-00862-0

研讨者Kampmann表现，通过复杂地激活单个基因的表白，在短短几天内咱们就能发生一种苍老的标记，而这一标记在人体中通常必要几十年能力造成。本文中研讨职员所进行的遗传筛查是在人类神经元细胞上的首个此类筛查；成果他们察看到了一系列改动都是神经元功效所特有的，并且只与一组前提无关；这些研讨成果为迷信家们使用CRISPR a/i进行相似的挑选提供了一定的理由；从而还能帮忙其寻觅匆匆使神经元和其它类型分解细胞呈现其它品种疾病相关情况的变动。为此，研讨职员创立了一种名为CRISPRbrain的开放性数据库，基于该数据库，研讨职员就可能分享并研讨年夜规模的数据集，比方遗传筛查所发生的数据等；而利用最先进的盘算技术，比方机械培训技术，他们就能在这种数据的陆地中进行检索挑选。

综上，本文研讨中，研讨职员创立了名为CRISPRbrain的数据库，其能帮忙研讨职员体系性地比拟分歧类型的人类细胞之间基因功效的差别，下一步他们将会对来自已知的会匆匆进神经变性的携带渐变的患者机体的干细胞所制作的神经元进行相似的挑选，以及仅研讨诸如星形胶质细胞和小胶质细胞等在年夜脑疾病发病进程中发扬作用的症结细胞。（100医药网100yiyao.com）

原始出处：

Tian, R., Abarientos, A., Hong, J. et al. . Nat Neurosci (2021). doi：10.1038/s41593-021-00862-0