细胞:新的研究揭示了人类5000多个必需基因的表型图

来源：100医疗网原创2022-11-22 10336013

在一项新的研究中，来自美国Whitehead Institute和Broad Institute的研究人员使用一种新的集体和基于成像的筛选方法，系统地评估了5000多种人类必需基因的功能。

在一项新的研究中，来自美国Whitehead Institute和Broad Institute的研究人员使用一种新的集体和基于成像的筛选方法，系统地评估了5000多种人类必需基因的功能。他们的分析利用CRISPR/Cas9敲除基因活性，形成了开创性的资源，可以通过空间和时间分辨率，了解和直观观察基因在一系列细胞过程中的空间和时间分辨率。他们的研究覆盖了超过3100万个细胞，包括数百个不同参数的定量数据，这样他们就可以预测基因是如何工作和协同工作的。相关研究成果于2022年11月7日在线发表在《细胞杂志》上，题目是《人类必需基因的表型景观》。

该论文的合著者、怀特黑德研究所的成员伊恩齐斯曼说，在我的职业生涯中，我一直想看看当一个必需基因的功能被消除时，细胞中会发生什么。如今，我们可以做到这一点，不只是针对一个基因，而是针对在培养皿中分裂的人类细胞中的每一个重要基因，这是非常强大的。我们创造的资源不仅将惠及我们自己的实验室，也将惠及全世界的实验室。

必需基因控制着细胞生存的基本功能(转录、mRNA剪接、翻译、囊泡转运、DNA复制、细胞分裂等。).系统地破坏这些基因的功能并不是一个新概念，但传统的方法受到各种因素的限制，包括成本、可行性和完全消除必需基因活性的能力。

Cheeseman和他的同事与这篇论文的合著者、布罗德研究所的Paul Blainey及其团队合作，确定并实现了这一雄心勃勃的共同目标。Blainey的团队开创了一种新的基因筛查技术，该技术结合了两种方法——大规模的集体基因筛查和使用CRISPR/Cas9的细胞成像——来揭示定性和定量的差异。此外，与其他方法相比，该方法价格低廉，可由市场设备操作。

Blainey说，我们很自豪地展示了与Whitehead Institute的Cheeseman实验室的合作，以低成本的成像检测方法以令人难以置信的分辨率直观地观察细胞过程。显然，这只是我们方法的冰山一角。基于更详细的表型数据关联遗传干扰的能力是许多未来研究领域迫切需要的，现在在许多领域进行研究是可行的。

Cheeseman补充说，对聚集细胞进行生物筛选的能力只是从根本上引起了技术变革。你让两个单元格相邻，那么你计算它们是否相同的能力就高很多，你可以分辨出非常微小的差别。

Cheeseman，Blainey，共同第一作者Luke Funk和Kuan-Chung Su和他们的同事评估了人类细胞系中5072个必需基因的功能。在这次筛选中，他们分析了这些细胞中的四种标记——DNA；DNA损伤反应，即检测和处理受损DNA的一种关键细胞方式；两种重要的结构蛋白：肌动蛋白和微管蛋白。

除了最初的筛选，这些作者还进行了更小规模的后续筛选，重点关注了约200个参与细胞分裂(也称为有丝分裂)的基因。这些基因在他们的初步筛选中被确定为在有丝分裂中发挥明确的作用，但他们以前没有与这一过程相关。这些数据是通过一个名为维苏威火山的支持网站提供的，该网站为其他科学家研究他们感兴趣的基因的功能提供资源。

图片来自cell，2022，doi :10.1016/j . cell . 2022 . 10 . 017

Cheeseman说我们收集了很多关于这些细胞的信息。比如这个细胞系的细胞核，不仅仅是染的有多亮，有多大多圆，边缘是光滑的还是凹凸的？计算机真的可以提取很多空间信息。

从这些丰富的多维数据中，这些作者的研究工作为筛选中分析的每个必需基因提供了细胞生物学指纹。使用复杂的计算聚类策略，他们可以将这些指纹相互比较，并构建必需基因之间的潜在调控关系。由于他们的数据证实了人们已经知道的各种关系，因此可以用来自信地预测那些功能未知和/或与其他基因的相互作用未知的基因。

在这些作者的筛选数据中有许多值得注意的发现，包括一个与离子通道有关的惊人发现。在有丝分裂中(特别是在正确的染色体分离中)起作用的两个基因- AQP7和ATP1A1已被证实。这两个基因编码膜结合蛋白，将离子运进运出细胞。Cheeseman，在我研究有丝分裂的这些年里，我从来没有想到会涉及到离子通道。

他补充说，“我们真的只是从我们的数据中抓到表面。我们希望其他许多人不仅从中受益，而且在此基础上发展。(100yiyao.com)

参考资料：

Luke Funk et al. , Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.10.017.

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