加州大学伯克利分校 信用:CC0公共领域 CRISPR-Cas9可以很容易地剔除或调整一个基因，以确定它对一个有机体或细胞，甚至另一个基因的影响
但是，如果你可以同时进行几千个实验，使用CRISPR单独调整基因组中的每个基因，并快速看到每个基因的影响，会怎么样呢？ 加州大学伯克利分校的科学家们开发了一种简单的方法来做到这一点，允许任何人对细胞进行分析，包括人类细胞，并快速确定基因组中调节特定基因表达的所有DNA序列
虽然这项技术将使基础研究人员受益匪浅，他们有兴趣跟踪影响他们感兴趣的基因的基因活动级联——基因网络，但它也将帮助研究人员快速找到控制疾病基因的调节序列，并可能找到新的药物靶点
加州大学伯克利分校分子和细胞生物学副教授尼古拉斯·英格里亚说:“你可能想用这种方法治疗的疾病是癌症，在癌症中，我们知道癌细胞表达某些基因，并且需要表达这些基因，以便生存和生长。”
“这个工具会让你问这样一个问题:上游基因是什么，控制我们所知的那些基因的调控者是什么？” 为了关闭癌细胞，这些控制器在治疗上可能更容易瞄准
这项新技术简化了迄今为止很难做到的事情:沿着细胞中的遗传路径回溯，找到这些最终的控制者
“我们有很多好的前进方式，”他说
“这是一个向后工作的好方法，弄清楚什么是事物的上游
我认为它在疾病研究中有很多潜在的用途
" “我有时会打个比方，当我们走进一个黑暗的房间，打开一个电灯开关，我们可以看到什么灯被打开了
这种光就像一个基因，当我们打开开关时，我们可以分辨出它开启了哪些基因
我们已经在这方面做得很好了，”他补充道
“这让我们做的是向后工作
如果我们有一盏我们关心的灯，我们想知道控制它的开关是什么
这给了我们一种方法
" 莱恩·穆勒是英格里亚实验室的研究生，他和他的同事卢卡斯·弗格森、祖里亚·米查姆以及英格里亚将于12月15日在网上公布他们技术的细节
10发表在《科学》杂志上
给基因组编码 自从八年前CRISPR-Cas9基因编辑出现以来，想要确定特定基因功能的研究人员已经能够用Cas9蛋白精确定位并敲除它
在与基因中的脱氧核糖核酸互补的一段指导核糖核酸的指导下，Cas9蛋白与基因结合并切割或抑制它，就像CRISPR干扰一样
在最粗略的分析中，细胞或有机体要么生存，要么死亡
然而，也有可能去寻找基因敲除的更微妙的效果，比如一个特定的基因是否被开启或关闭，或者它被开启或关闭了多少
今天，这需要添加一个报告基因——通常是一个编码绿色荧光蛋白的基因——连接到启动你感兴趣的基因表达的启动子的相同拷贝上
由于每个基因的独特启动子决定了该基因的表达时间，如果Cas9敲除影响您感兴趣的基因的表达，它也会影响报告基因的表达，使培养物在荧光下发出绿光
尽管如此，酵母中总共有6000个基因——人类中总共有20000个基因——调整每个基因并发现对荧光报告基因的影响是一项艰巨的任务
“CRISPR使全面调查基因组中的所有基因并干扰它们变得容易，但接下来的一个大问题是，你如何读出每个干扰的影响？”他说
英格里亚称之为CRISPR干扰条形码表达报告序列的新技术解决了这个问题，通过汇集数万个CRISPR实验，这些实验可以同时进行
该技术取消了荧光，采用深度测序直接测量基因库中基因活性的增加或减少
深度测序使用高通量、长时间读取的下一代测序技术来测序和基本计数所有在汇集样本中表达的基因
英格里亚说:“在一个汇集的CiBER-seq实验中，在一天内，我们可以找到几个不同目标基因的所有上游调节因子，而如果你使用基于荧光的技术，每个目标都需要多天的测量时间。”
由于公司出售现成的、单一的指导核糖核酸与Cas9蛋白一起使用，平行克隆生物体中的每个基因非常简单
研究人员可以为基因组中的每个基因订购单链核糖核酸，并且为每个基因订购十几个不同的单链核糖核酸——大多数基因由数千个核苷酸组成，而单链核糖核酸大约有20个核苷酸长
该团队的关键创新是将每个sgRNA与一个独特的随机核苷酸序列——本质上是一个条形码——连接到一个启动子上，只有当感兴趣的基因也打开时，该启动子才会转录条形码。
每一个条形码都报告了一个小核糖核酸的作用，从成千上万个小核糖核酸的复杂库中单独瞄准一个基因
深度测序告诉你样品中每个条形码的相对丰度——对于酵母，大约60，000个——允许你快速评估酵母中6，000个基因中的哪一个对启动子有影响，从而影响感兴趣基因的表达
对于人类细胞，研究人员可能会插入20多万个不同的导向核糖核酸，多次瞄准每个基因
“这实际上是我们能够以不同方式做的事情的核心:你有一个不同指导核糖核酸的大文库，每个都将干扰不同的基因，但它上面有相同的查询启动子——你正在研究的反应
那个查询推广者转录了我们链接到每个指南的随机条形码，”他说
“如果有你关心的反应，你戳戳基因组中的每个不同基因，看看反应如何变化
" 例如，如果您得到一个比其他任何条形码都丰富10倍的条形码，这就告诉您，在该单元格中，查询启动子的开启强度要高10倍
在实践中，英格里亚在每一个导向核糖核酸上附加了大约四种不同的条形码，作为对结果的四重检查
“通过更直接地观察基因表达反应，我们可以了解到生理学本身的许多微妙之处，细胞内部正在发生什么，”他说
在新报道的实验中，研究小组询问了酵母中五个独立的基因，包括新陈代谢、细胞分裂和细胞对压力反应的基因
虽然在克隆整个基因组时，可能同时研究多达100个基因，但他怀疑，为了方便起见，研究人员会一次将自己限制在4或5个
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