CRISPR-платформа Perturb-seq позволяет быстро анализировать критические генетические сети

Исследователи из UCSF и Broad Institute разработали новый метод высокопроизводительного функционального скрининга сложных генетических взаимодействий и фенотипов в единичных клетках, названный Perturb-seq.

Метод, описанный в двух статьях в выпуске Cell от 15 декабря, использует single-cell RNA sequencing для измерения эффектов множества CRISPR-опосредованных пертурбаций в большом количестве клеток.

Как работает Perturb-seq:

  • В объединённых экспериментах используется стратегия штрих-кодирования клеток, чтобы идентифицировать конкретные пертурбации постфактум.
  • После экспериментального воздействия клетки подвергаются droplet-based single-cell RNA sequencing.
  • Считывается как транскрипционный профиль клетки (мРНК), так и идентичность её штрих-кода, что позволяет связать профиль с одной или несколькими генетическими пертурбациями.

Ключевые демонстрации метода:

  1. Исследование Broad Institute: Использовали CRISPR/Cas9 для инактивации генов транскрипционных факторов в дендритных клетках (иммунный ответ) и в раковой клеточной линии. Perturb-seq точно идентифицировал мишени, сигнатуры генов и клеточные состояния.

  2. Исследование UCSF: Использовали CRISPRi (CRISPR-интерференцию) для одновременного репрессирования до трёх генов в раковой клеточной линии для изучения развёрнутого белкового ответа (UPR) — пути клеточного стресса, связанного с нейродегенеративными заболеваниями. Метод позволил систематически выявить взаимосвязи между генами и dissect сложные клеточные ответы на стресс эндоплазматического ретикулума.

Значение и потенциал:

  • Позволяет изучать синергические эффекты генов («целое больше суммы частей»).
  • Даёт непредвзятый обширный readout, открывая возможности для открытий без заранее сформулированной гипотезы.
  • Может ускорить понимание нормальных генетических сетей и их нарушений при болезнях.
  • Применим для изучения болезнетворных аллелей и поиска мишеней для терапии, включая комбинированную терапию рака.
  • Не ограничен одним типом CRISPR-воздействия, что делает метод универсальным.

Исследователи надеются, что по мере развития технологий single-cell sequencing Perturb-seq станет ещё мощнее, позволяя проводить масштабные исследования генетических взаимодействий в здоровье и болезни.