《Nature》子刊：单细胞测序+CRISPR=更快捷准确的靶向测序

　　

通过干扰特定基因的表达并观察这种变化如何影响其他基因表达，研究人员可以了解被干扰基因在细胞中的作用。新技术微扰测序（Perturb-seq）就可以提供如此前所未有的细节和深入的洞察，但是技术和实际障碍限制了Perturb-seq的使用。生物公司10X Genomics与普林斯顿大学以及加州大学旧金山分校的Britt Adamson研究员合作在《Nature Biotechnology》杂志上发文，旨在改变这种状况。

“我们对这种方法提出了几点改进，这些改进共同为在更大范围内执行Perturb-seq筛选和组合微扰奠定了基础，”Adamson说。

Perturb-seq的第一步是扰动一组靶基因。这是通过使用一套基于CRISPR编辑细胞基因组来实现的。

第二步是研究靶基因的微扰如何影响由细胞表达的其他基因的模式。这是通过一种叫做单细胞RNA测序（scRNA-seq）的技术来完成的，这种技术可以读取单一细胞的基因表达。简言之，scRNA-seq收集并标记由mRNA表达的分子，这些分子来自细胞群中的单个细胞。

利用计算机，研究人员可以读取附着在mRNA序列上的标签，并将每个细胞的mRNA标识组合在一起。这使得研究人员能够评估每个细胞的基因表达谱，或“转录组”，以确定细胞之间是如何相似或不同的。

重要的是，在Perturb-seq中，输入细胞群携带基于CRISPR的微扰，并且由于sgRNAs是组装的转录组映射的关键，因此还必须确定每个细胞的sgRNA身份。然而，标准的scRNA序列方法不能捕获sgRNA。因此，为了进行Perturb-seq实验，研究人员以前依赖于间接映射的方法。这种方法受到技术限制的困扰。例如，当多倍数sgRNA被传递到每个细胞时，就很难操作。

这些都是Adamson和她的合作者想要解决的问题，第一作者Joseph M.Replogle是加州大学旧金山分校的医学博士和博士培训生，“我们开发了在不同的scRNA序列平台上捕获sgRNA序列的方法，”Adamson说。

这款名为“直接捕获微扰测序（direct capture Perturb-seq）”的新方法提供了一种在scRNA-seq期间捕获和扩增sgRNAs以及细胞转录组的方法。重要的是，直接捕获微扰测序可以让研究人员很容易地追踪单个细胞中多个sgRNAs的存在，研究小组显示，这也有助于改善CRISPRi。

为了演示直接捕获微扰seq的其他应用，作者使用它来复制和扩展先前的研究成果。初步研究检测了破坏成对基因对细胞生长的影响，证明阻断胆固醇生物合成相关基因的表达会导致代谢中间产物的积累，从而破坏细胞的DNA。通过直接捕获微扰seq，研究人员能够快速描述细胞对这些基因的抑制是如何反应的，建立了一个细胞如何管理中间产物影响的模型，并发现当细胞不能控制时细胞会发生什么。

作为第二个改进，该团队还使来自特定感兴趣基因的mRNA在scRNA-seq转录组中富集，从而使类似上述的scRNA-seq实验更便宜。总之，这些改进将有助于研究人员扩大微扰seq实验的规模，更好地支持基因功能研究。

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原文检索：Combinatorial single-cell CRISPR screens by direct guide RNA capture and targeted sequencing

（生物通：伍松）