在人類基因組計畫完成 20 年後，科學家已經超越了單純的基因序列，提出了人類細胞中表達的基因的第一個全面功能圖譜。一份《細胞》期刊中發表的研究論文提出了基因組規模的 Perturb-seq 的基因型-表型圖譜的結果，這項研究是一種結合基於 CRISPR 的基因篩選、和單細胞 RNA 定序的實驗方法。
有了這個資料庫，研究人員可以篩選出基因型-表型的關係，而無需進行任何實驗。研究人員可利用該資料庫來觀察功能未知的基因對細胞的影響，調查線粒體反應，並篩選出導致染色體丟失 / 增加的基因，這種表型在過去曾被證實為難以研究。
研究提倡：在設計治療方法時宜謹慎應用 CRISPR 技術（基因線上國際版）用 CRISPR-Cas9 基因組編輯對細胞進行定序
Perturb-seq 方法於 2016 年首次公開發表，它使用了 CRISPR-Cas9 基因組編輯技術，將遺傳變異引入細胞，然後利用單細胞 RNA 定序來篩選由特定遺傳變化導致的 RNA 表達的資訊。由於 RNA 控制細胞行為的各個方面，該方法可以解碼由基因變化引起的許多細胞效應。
自 2016 年首次發表以來，研究人員一直致力擴大定序技術的規模，並將其應用在小規模研究中。在今次發表的新研究中，合作者將該方法擴展到整個人類基因組。研究人員使用人類血癌細胞系以及非癌性視網膜細胞，在超過 250 萬個細胞中使用 Perturb-seq，並利用所得的資料建立了一個將基因型與表型聯繫起來的整體圖譜。
將基因型-表型圖譜付諸應用
論文的作者在完成資料庫後研究了功能未知的基因，因為該資料庫也呈現了許多已知的基因表型，他們可以利用這些資料與未知的基因進行比較，尋找類似的轉錄結果，從而將基因產物拼湊成更大型的複合物的一部分。
C7orf26 基因的突變吸引了研究人員的注意，他們注意到該基因的移除會產生類似的表型，該表型是 Integrator 蛋白複合體的一部分，該複合體有份參與小核 RNA（snRNA）的合成過程。Integrator 複合體是由多個較小型的蛋白質次單元組成——先前的研究已經發現了 14 個單獨的蛋白質。而研究人員今次成功確認 C7orf26 構成了複合體的第 15 個組成部分，足以顯示這種全新的自上而下視角的力量。
該論文的共同第一作者、前任麻省理工學院 Weissman 實驗室博士後研究員 Tom Norman 指出 Perturb-seq 的優勢在於它可以讓研究者不偏不倚地獲得一個大型數據集合。
研究人員希望在未來將 Perturb-seq 應用於原始癌細胞系以外的細胞，也希望繼續探索他們建立的基因功能圖譜。Norman表示這個圖譜是論文作者及其他合作者多年工作的結晶，並期盼計劃能繼續取得成功、規模不斷擴大。
作者：Fujie Tham
編譯：Richard Chou
原文：Massive Human CRISPR-Based Genotype-Phenotype Map Is Now Complete – GeneOnline News
參考資料:
- https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00597-9
- https://news.mit.edu/2022/crispr-based-map-ties-every-human-gene-to-its-function-0609
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：service@geneonlineasia.com
