一种高通量分析表型的新方法

为了更好地研究昏睡病，伦敦卫生和热带医学院的David Horn使用了一种高通量分析表型的新方法。他们将RNAi与测序相结合，产生了一种称为RNAi目标测序的方法。这些研究结果可能对开发治疗昏睡病的新药很关键。文章发表在近期的《Genome Research》上。

　　

如果你生活在非洲，又不幸被一种苍蝇咬了一口，那么你可能会不断陷入昏睡状态，直至永远醒不过来。根据世界卫生组织的报道，昏睡病（即非洲人类锥虫病）是一种媒介传播的寄生虫病。涉及的寄生虫是一种原生动物，归类为锥虫属。它们通过被携带人类致病寄生虫的人类或动物感染的采采蝇（舌蝇属）叮咬传播给人类。锥虫入侵中枢神经系统，造成急性或慢性感染。在过去的一个世纪，非洲曾发生多次疫情。

更好地了解锥虫的生物学及其遗传组成，对开发新药很关键。基因组测序表明，布氏罗得西亚锥虫（Trypanosome brucei）有7500个基因，但人们对大约三分之二基因的功能还不了解。

在人类宿主的血液中，锥虫以糖蛋白包被自身，从而让抗体无法识别。这种抗原变异吸引了伦敦卫生和热带医学院的David Horn。随着基因组测序的蓬勃发展，他们也饶有兴趣地开发技术来研究锥虫的基因组序列。

从2001年开始，他的研究小组开始了一个合作性的项目，通过RNAi筛选来研究1号染色体上的大约200个基因。这个项目花费了他们很多精力，用了三年才完成。这时，Horn认识到，他们需要一种新方法，于是，高通量分析表型的RNAi目标测序（RIT-seq）诞生了。

研究小组使用了一种可诱导的RNAi质粒文库，此文库是由剪切的基因组片段组成，平均长度为600 bp。为了确保严谨、高效的表达，他们用RNAi表达框靶定单个基因组位点，并在4个不同样品中研究基因knockdown的效果。他们从诱导后锥虫生活周期3或6天的血液阶段、从昆虫阶段的循环前期形式和在血液阶段被诱导的细胞中分离出基因组DNA。然后与Wellcome Trust Sanger研究院的Matt Berriman小组合作来扩增RNAi文库表达框插入物，并开展高通量测序。不同诱导阶段以及未诱导对照的序列读取比较显示出与不同样品丧失健康相关的基因。

研究人员认为分化特异的基因是潜在的药物靶点。Horn认为，药物可能引发病人的细胞分化，在此过程中丧失糖蛋白，并引发补体介导的裂解。

当然，这些结果还需要后续的实验研究。Horn的研究小组正在开展选择性的耐药性筛选，以了解病原体特异的吸收和某些化合物的代谢。

Horn认为，RIT-seq的原理也适用于其他的寄生虫，只要它们有RNAi机制。（生物通 薄荷）

原文摘要：

High-throughput phenotyping using parallel sequencing of RNA interference targets in the African trypanosome

Genome Res. advance online publication (1 March 2011).

摘要：
African trypanosomes are major pathogens of humans and livestock and represent a model for studies of unusual protozoal biology. We describe a high-throughput phenotyping approach termed RNA interference (RNAi) target sequencing, or RIT-seq that, using Illumina sequencing, maps fitness-costs associated with RNAi. We scored the abundance of >90,000 integrated RNAi targets recovered from trypanosome libraries before and after induction of RNAi. Data are presented for 7435 protein coding sequences, >99% of a non-redundant set in the Trypanosoma brucei genome. Analysis of bloodstream and insect life-cycle stages and differentiated libraries revealed genome-scale knockdown profiles of growth and development, linking thousands of previously uncharacterized and “hypothetical” genes to essential functions. Genes underlying prominent features of trypanosome biology are highlighted, including the constitutive emphasis on post-transcriptional gene expression control, the importance of flagellar motility and glycolysis in the bloodstream, and of carboxylic acid metabolism and phosphorylation during differentiation from the bloodstream to the insect stage. The current data set also provides much needed genetic validation to identify new drug targets. RIT-seq represents a versatile new tool for genome-scale functional analyses and for the exploitation of genome sequence data.