张锋参与Cell发布CRISPR重要新成果

来自哈佛-麻省理工Broad研究所的研究人员将CRISPR-Cas9筛查技术应用于小鼠骨髓源性树突状细胞，研究了PAMPs触发的免疫反应的调控机制。通过综合分析基因敲除结果及蛋白质和mRNA表达改变，他们利用CRISPR筛查以前所未有的分辨率剖析了免疫调控网络。这一重要的成果发布在7月16日的《细胞》（Cell）杂志上。

　　

生物通报道  一直以来研究人员都无法在哺乳动物细胞中实现高通量的靶向基因编辑，CRISPR-Cas9系统的应用标志着遗传筛查一个重大的突破。

现在，来自哈佛-麻省理工Broad研究所的研究人员将这一筛查技术应用于小鼠骨髓源性树突状细胞，研究了PAMPs触发的免疫反应的调控机制。通过综合分析基因敲除结果及蛋白质和mRNA表达改变，他们利用CRISPR筛查以前所未有的分辨率剖析了免疫调控网络。这一重要的成果发布在7月16日的《细胞》（Cell）杂志上。

哈佛-麻省理工Broad研究所的Aviv Regev博士和Nir Hacohen博士是这篇论文的共同资深作者。著名华人科学家、CRISPR-Cas9技术的先驱开创者张锋（Feng Zhang）博士是这篇论文的合著作者（延伸阅读：Nature大型访谈：张锋博士畅谈CRISPR改造生殖细胞 ）。

遗传筛查是一种可用于鉴别促成特异生物学表型或疾病环境的单个基因或基因网络的强大方法。RNA干扰（RNAi）技术是当前最有效的遗传筛查技术，但却存在着不完全基因抑制及广泛脱靶效应等问题。将CRISPR-Cas9基因编辑技术应用于各种细胞类型中进行正向遗传筛查，将从根本上提高在哺乳动物细胞中开展这类遗传筛查的能力。

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去年的一年里，多个研究小组相继报道在哺乳动物癌症和干细胞系中采用CRISPR-Cas9系统进行全基因组基因敲除筛查，鉴别出了增殖必需的基因，并揭示出了介导对药物和毒素产生耐受的一些基因。2015年，一项在小鼠中完成的体内全基因组CRISPR筛查研究进一步鉴别出了驱动肿瘤生长和转移的功能丧失突变。这些初步的负向和正向选择筛查确立了开展全基因组CRISPR筛查的可行性，并显示了CRISPR在以高灵敏度和特异性生成一些新生物学见解方面的能力。

现在，哈佛-麻省理工Broad研究所的研究人员利用这一技术解构了一个复杂的生物学过程，第一次在哺乳动物中应用CRISPR-Cas9解答了一个系统级生物学问题。研究人员报告称，他们筛查了原代的小鼠骨髓源性树突状细胞(DCs)，剖析了与诱导肿瘤坏死因子（TNF）相关的调控网络。

作者们利用分离自表达Cas9转基因小鼠的骨髓源性DCs研究了通过Toll样受体(TLR) 对脂多糖(LPS)产生的天然免疫反应。在用LPS激活DCs后，他们对这些离体细胞进行了全基因组混合CRISPR筛查，基于炎症细胞因子TNF的高水平或低水平蛋白质表达情况分选了这些细胞。这一初期的筛查鉴别出了大多数已知的TNF表达及TLR4信号调控因子，并用单条单向导RNA(Single guide RNA,sgRNA)验证了一些新蛋白。随后，研究人员对排名前列的2,569个基因进行了更深入的二次筛查，以更高的敏感度揭示出了另外一些TNF表达调控因子。

下接:Cell：利用CRISPR-Cas9绘制广泛天然免疫网络图谱

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A Genome-wide CRISPR Screen in Primary Immune Cells to Dissect Regulatory Networks

Finding the components of cellular circuits and determining their functions systematically remains a major challenge in mammalian cells. Here, we introduced genome-wide pooled CRISPR-Cas9 libraries into dendritic cells (DCs) to identify genes that control the induction of tumor necrosis factor (Tnf) by bacterial lipopolysaccharide (LPS), a key process in the host response to pathogens, mediated by the Tlr4 pathway. We found many of the known regulators of Tlr4 signaling, as well as dozens of previously unknown candidates that we validated. By measuring protein markers and mRNA profiles in DCs that are deficient in known or candidate genes, we classified the genes into three functional modules with distinct effects on the canonical responses to LPS and highlighted functions for the PAF complex and oligosaccharyltransferase (OST) complex. Our findings uncover new facets of innate immune circuits in primary cells and provide a genetic approach for dissection of mammalian cell circuits.