作者劳拉·彼得森，马克斯·德尔布吕克分子医学中心 因为微小的秀丽隐杆线虫具有特殊的细胞类型和发育过程，它们非常适合研究人类基因调控过程
学分:医学数据中心拉杰夫斯基实验室 了解基因调控区(开启和关闭基因的DNA和RNA部分)中特定突变的影响，对于阐明基因组如何工作以及正常发育和疾病非常重要
但是以系统的方式研究这些调控区域的大量变异是一项艰巨的任务
虽然在细胞系和酵母方面取得了进展，但对活体动物的研究却很少，尤其是在大群体中
亥姆霍兹协会的马克斯·德尔布吕克分子医学中心的实验和计算生物学家已经合作建立了一种方法，在多达100万种微观蠕虫中诱导数千种不同的突变，并分析由此对蠕虫的物理特征和功能产生的影响
博士乔纳森·弗罗伊里奇说:“对于细胞系来说，你错过了发育过程，许多细胞类型，以及影响基因调控的细胞类型之间的相互作用。”
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柏林医学系统生物学研究所基因调控元件实验室医学数据中心系统生物学候选人，也是第一篇论文的作者之一
“我们现在可以在这些调控序列非常重要的环境中测试它们，并观察它们对生物体的影响
" 蠕虫遇到CRISPR-Cas9 微小的秀丽隐杆线虫是研究人类基因调控过程的绝佳代表
“我们和他们非常相似，”弗罗伊里奇说
“他们有专门的组织，他们有肌肉，他们有神经，他们有皮肤，他们有肠道，有生殖系统
对于基因调控研究，重要的是你要有特定的细胞类型和发育
" 在一个大的C
研究人员转向基因编辑工具CRISPR-Cas9
他们鉴定了多达10段的脱氧核糖核酸要被Cas9酶切割，Cas9酶由核糖核酸引导到这些位点
但是研究人员没有发送任何其他指令，让生物体通过自然机制修复脱氧核糖核酸断裂
这导致了各种各样的突变，表现为遗传密码的缺失或插入，被称为“indels”
" 掷骰子 通常在基因组编辑领域，科学家希望非常精确地观察一个突变将如何影响一个系统
在这个旨在同时观察多种突变的实验装置中，情况并非如此
“一部分是被控制的，我们设计指导核糖核酸和告诉Cas9核酸酶去哪里的部分，但结果是半随机的，”弗勒里奇说
“你会有许多不同类型的结果，我们可以看到对动物的影响
" 值得注意的是，研究人员只需要操纵母代的C
线虫
他们给父母加了Cas9系统；当蠕虫暴露在高温下两小时后，这种酶开始切割生殖细胞中的脱氧核糖核酸
然后雌雄同体的蠕虫繁殖，导致数以千计的后代含有各种变异
不需要逐个修改蠕虫的基因组
克里斯普-达特 为了识别成千上万条蠕虫的突变，研究小组使用了各种各样的基因组测序技术，产生了大量的数据
为了有效地分析它，他们与医学数据中心的生物信息学和组学数据科学平台合作
医生
生物信息学科学家博拉·乌亚尔(Bora Uyar)首先寻找可以帮助回答必要问题的现有工具，例如:Cas9系统是否被激活，DNA切割的目标区域是什么，哪些序列对基因组功能很重要？Uyar说:“我尝试了现有的工具，但没有一个是为解决这些问题而设计的，这些工具具有如此广泛的数据类型和大量的突变，并产生了我们最终想要的交互式数据可视化。”
因此，他着手设计一个新的软件包，叫做crispr-DART——下游分析和报告工具的简称
这是对并行编辑方法的致敬，这种方法不是100%受控的，因此不会总是导致目标区域的突变
Uyar说:“这就是为什么我称之为crispr-DART，你在基因组中投射一些箭头，这个工具会告诉你你是否真的成功了。”
该软件是公开可用的，可以处理各种不同的测序数据类型——长读、短读、单读、成对读、脱氧核糖核酸、核糖核酸
该系统可以快速处理样本，即使新类型的信息被添加到混合物中，也有助于识别有趣的发现，例如方案的效率以及突变与对照相比如何
克里斯普-达特遵循我们在其他管道中使用的原则，在这些管道中，再现性、可用性和信息报告是非常重要的组成部分
阿尔图纳·阿卡林是医学数据中心生物信息学和组学数据科学平台的负责人
惊喜发现 使用新的方案，研究小组能够将调节区的几个突变与特定的生理效应联系起来
他们也有了一个意想不到的发现
长期以来，人们认为一个叫做lin-41的基因中的两个微小核糖核酸结合位点共同控制基因表达
利用他们的平行编辑系统，研究小组在一个或另一个位点诱发突变，然后在两个位点一起诱发突变
只要一个地方完好无损，蠕虫就会正常发育
但是如果两个位点都发生突变，基因表达继续不受控制，蠕虫就不能正常发育并死亡
“这很好地证明了这个系统是如何用于研究发育过程中的基因调控的，”负责该项目的医学发展中心柏林医学系统生物学研究所的科学主任尼古拉·拉杰夫斯基教授说
“我们期待将这种平行基因组编辑方法应用于更多问题
"
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