斯克里普斯研究中心开发新CRISPR筛选方法,窥探大脑内部的黑匣子
关键词: #健康资讯
关键词: #健康资讯
大脑通常被称为“黑匣子”——很难窥视内部并确定在任何特定时刻发生的事情。这就是为什么很难理解神经系统疾病背后的分子、细胞和基因之间复杂的相互作用的部分原因。但斯克里普斯研究中心开发的一种新的 CRISPR 筛选方法有可能发现这些疾病的新治疗靶点和治疗方法。
《细胞》杂志于2024年5月20日发表的一项研究总结了一种前所未有的规模快速检测与关键发育基因相关的脑细胞类型的方法,有助于揭示不同神经系统疾病的遗传和细胞驱动因素。
经过长达十多年的人类遗传学研究,科学家们已获得了一系列可能导致多种人类疾病的基因变化数据,但了解基因如何引发疾病与了解如何治疗疾病之间存在显著差异。每个潜在风险基因都可能影响一个或多个不同类型的细胞。深入了解这些细胞类型——甚至单个细胞——如何影响基因表达,并对疾病发展产生影响,将对最终治疗该疾病起到关键作用。
这是因为Jin和研究的第一作者、斯克里普斯研究中心的Frank J. Dixon博士生一起发明了一项名为in vivo Perturb-seq的新技术。这项技术利用了CRISPR-Cas9技术和单细胞转录组分析来评估其对细胞的影响,每次作用于一个细胞。科学家可以通过CRISPR-Cas9在大脑发育过程中对基因组进行精确的改变,然后通过单细胞转录组分析对成千上万个细胞进行并行研究,以探究这些改变如何影响单个细胞。
金表示:“我们新的系统可以评估单个细胞在遗传扰动后的反应,这就意味着我们可以判断某些细胞类型是否更容易受到影响,以及在发生特定突变时会有何不同的反应。”
以前,将基因扰动引入脑组织的方法进展缓慢,通常需数天甚至数周,这限制了神经发育相关基因功能研究的进展。但是Jin提出的新筛选方法可以在48小时内快速在活细胞中表达扰动剂,这意味着科学家可以在短时间内快速了解特定基因在不同类型细胞中的作用方式。
这项技术的突破在于实现了之前难以企及的可拓展性——研究小组能够通过一次实验分析超过 30,000 个细胞,比传统方法快了 10 到 20 倍。在检测各种大脑区域(如小脑)时,他们能够收集之前无法触及的成千上万个细胞。
在一个使用新技术的试点研究中,金和她的团队发现,基因扰动对不同细胞类型产生不同影响,引起了他们的兴趣。这具有重要意义,因为受基因扰动影响的细胞类型可能是特定疾病或遗传变异的作用位点。金表示:“虽然某些低丰度细胞类型的群体规模较小,但它们受基因扰动的影响可能高于其他细胞类型,当我们系统地观察多个细胞类型中的其他基因时,就会发现一些模式。这说明单细胞分辨率(能够研究每个单一细胞及其行为)能够为我们提供系统的视角。”
凭借手中的最新技术,金计划将其应用于更深入了解神经精神疾病以及不同细胞类型与大脑各个区域之间的联系。金表示,展望未来,她对这类技术应用于体内其他器官的不同细胞类型,以更好地理解各种疾病在组织、发育和老化方面的影响感到欣喜。
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15