CRISPR встречается с секвенированием единичных клеток в новом методе скрининга

Геномное редактирование с помощью CRISPR/Cas9 — мощный инструмент для биологических открытий и поиска новых мишеней для лекарств. В пулинговых CRISPR-скринах множество клеток одновременно редактируют с помощью гидовых РНК, нацеленных на тысячи разных генов. Затем часть отредактированных клеток отбирают экспериментально, и их гидовые РНК подсчитывают, чтобы определить, какие гены наиболее важны для изучаемого биологического механизма.

Этот метод скрининга наиболее полезен для решения вопросов, напрямую связанных со способностью клетки к росту, например, для идентификации генов, защищающих раковые клетки от химиотерапии или иммунные клетки от ВИЧ-инфекции. В отличие от этого, пулинговые скрины плохо подходят для изучения регуляции генов и других сложных биологических механизмов. Чтобы понять, как несколько генов совместно регулируют состояние клетки, в настоящее время необходимо выращивать, редактировать и анализировать клетки отдельно для каждого гена-мишени CRISPR, что утомительно и дорого.

В новой статье, опубликованной в Nature Methods, группа учёных CeMM под руководством Кристофа Бока представляет метод, сочетающий сильные стороны пулинговых и массивных CRISPR-скринов. Интегрировав CRISPR-редактирование генома с секвенированием РНК единичных клеток, они смогли определить влияние на регуляцию генов для многих генов параллельно, изучив тысячи отдельных клеток в одном эксперименте.

Команде Бока удалось это благодаря элегантному дизайну, использующему передовые молекулярные технологии: первый автор исследования Пауль Датлингер создал вирусный вектор, позволяющий сделать CRISPR-гидовые РНК видимыми в экспериментах по секвенированию единичных клеток, а новейшие дроплет-методы для такого секвенирования РНК обеспечили достаточную пропускную способность для характеристики эффекта тысяч событий редактирования генома в отдельных клетках.

Творчески объединив два самых перспективных направления геномики, метод CROP-seq (от "CRISPR droplet sequencing") позволяет проводить высокопроизводительный анализ регуляции генов в масштабе и с детализацией, которых трудно достичь другими методами. Более того, с падением стоимости секвенирования единичных клеток эта технология может привести к созданию первых всеобъемлющих карт регуляторных эффектов для каждого из 23 000 генов в человеческом геноме.

«Мы будем использовать CROP-seq для изучения взаимодействия генетических и эпигенетических факторов в развитии лейкемии», — говорит Кристоф Бок, продвигая финансируемый Европейским исследовательским советом (ERC) проект лаборатории по эпигеномному программированию. «Если мы поймём, что нужно, чтобы создать раковую клетку в пробирке, мы сможем найти новые способы вмешаться и вернуть клетки в менее вредное состояние».

CROP-seq был разработан как метод с открытым исходным кодом. Все данные, протоколы, реагенты и программное обеспечение, являющиеся частью CROP-seq, будут свободно распространяться CeMM, что позволит другим учёным использовать и развивать метод в своей работе. Стремление сделать новые методы как можно более доступными является частью обязательств CeMM по продвижению биомедицинских исследований.