相信大家兩大熱門技術(shù)，單細(xì)胞RNA測序技術(shù)和CRISPR都耳熟能詳。今天與大家一起學(xué)習(xí)一下近年來一個提出的一項熱門技術(shù)：通過單細(xì)胞RNA測序的CRISPR基因篩選 （CRISPR droplet sequencing）。
知識回顧
首先先和大家簡單回顧一下兩門熱門技術(shù)：單細(xì)胞測序和CRISPR魔剪。
單細(xì)胞測序
單細(xì)胞生物學(xué)是當(dāng)今熱門話題。在這一領(lǐng)域中，最前沿的要數(shù)單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）。傳統(tǒng)“批量的”RNA測序方法（RNA-seq）可以一次處理成千上萬個細(xì)胞，并得到變異的水平。對于多細(xì)胞生物來說，細(xì)胞與細(xì)胞之間是有差異的。當(dāng)然了，這個差異大小不一。相對比，scRNA-seq則可以揭示出每個細(xì)胞獨特的微妙變化，甚至可以揭示全新的細(xì)胞類型。簡而言之，單細(xì)胞測序就是在細(xì)胞層面上測序，進(jìn)而回答相關(guān)的生物學(xué)問題。
CRISPR基因篩選(CRISPR screens）
利用功能缺失的策略進(jìn)行的高通量遺傳篩選，是研究人員快速尋找調(diào)控特定表型的重要或關(guān)鍵基因的主要方法。CRISPR技術(shù)的興起，使高通量篩選基因更加快速簡便，并能準(zhǔn)確的實現(xiàn)基因組敲除等編輯功能，因而成為一種強大的遺傳篩選工具。相比之前的RNAi干擾的方法，應(yīng)用CRISPR技術(shù)進(jìn)行的基因敲除更加穩(wěn)定，確?；蚬δ芡耆笔?，是研究人員快速發(fā)現(xiàn)新靶點新基因的重要方法。
為什么需要把兩種技術(shù)結(jié)合起來？
CRISPR基因篩選，可以通過 CRISPR gRNAs 靶向不同細(xì)胞中成百上千各異的基因，然后通過實驗篩選編輯細(xì)胞，gRNA 可以幫助確定哪些基因?qū)τ谏飳W(xué)作用機制具有至關(guān)重要的作用。然而，這種篩選方法比較適用于回答與細(xì)胞生長能力直接相關(guān)的問題，例如鑒定保護(hù)癌細(xì)胞免受化療或免疫細(xì)胞抵抗HIV感染的基因。然而，如果我們想研究基因調(diào)控和其它復(fù)雜的生物控制機制，就要明白多個基因是如何協(xié)同工作還有調(diào)控調(diào)節(jié)細(xì)胞狀態(tài)。這就需要針對每個CRISPR靶向基因，分別進(jìn)行培養(yǎng)，編輯和分析細(xì)胞。這樣的過程既操作繁瑣，又費用昂貴。另外，傳統(tǒng)單細(xì)胞測序由于細(xì)胞篩選導(dǎo)致的不足，常常無法直接用于篩選編輯基因。
由于上述兩種原因，我們需要一種新的技術(shù)，將兩種技術(shù)的優(yōu)勢相結(jié)合，克服各自技術(shù)的不足。所以科學(xué)家創(chuàng)造性地發(fā)明了CROP-seq（CRISPR droplet sequencing，CRISPR液滴測序）。這種技術(shù)能大規(guī)模完成前所未有的高通量基因調(diào)控的分析。類似于混合篩查，這新方法使用CRISPR-Cas9系統(tǒng)在單個樣本中并行生成多達(dá)數(shù)千個遺傳擾動，利用單細(xì)胞RNA-seq（scRNA-seq）作為讀數(shù)，同時測量每個細(xì)胞的擾動和表型。
應(yīng)用實例
Jaitin DA 等人利用CROP-seq表明了使用同一單元格分析基因組擾動和轉(zhuǎn)錄組，可以使我們能夠同時闡明多種因素的功能及其相互作用。他們使用CROP-seq成功探測關(guān)于先天免疫的調(diào)節(jié)回路的問題。通過對體外和小鼠中數(shù)以萬計的干擾細(xì)胞進(jìn)行取樣，他們鑒定了發(fā)育和信號相關(guān)因子之間的相互作用和減少。這些包括Cebpb和Irf8在調(diào)控單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞與樹突細(xì)胞譜系方面的相反作用以及單核細(xì)胞中的Rela和Stat1 / 2與病原體對樹突細(xì)胞的響應(yīng)的差異功能。這研究證明CROP-seq是可以用于廣泛不同的研究領(lǐng)域，進(jìn)而全面闡明哺乳動物是如何控制特定的回路。
參考：
- Nature新技術(shù):CRISPR 單細(xì)胞測序=? http://www.cmt.com.cn/detail/1282457.html
- 怎樣追上CRISPR技術(shù)快速發(fā)展的步伐？https://www.cyagen.com/cn/en/community/frontier/information-20170308.html
- Jaitin, Diego Adhemar, et al. "Dissecting immune circuits by linking CRISPR-pooled screens with single-cell RNA-seq." Cell 167.7 (2016): 1883-1896.
