Science里程碑研究：首個(gè)細(xì)胞遺傳互作圖譜

日期：2016-09-27 09:15:53

近期，加拿大多倫多大學(xué)Donnelly中心的研究人員，首次創(chuàng)建了一個(gè)細(xì)胞內(nèi)全部遺傳相互作用的圖譜，能夠解釋成千上萬的基因之間如何通過相互作用，來精心安排細(xì)胞的生命。

這項(xiàng)研究是由多倫多大學(xué)教授Brenda Andrews和Charles Boone、以及明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校的Chad Myers教授指導(dǎo)完成。它打開了一種新的方式，來探索基因如何導(dǎo)致疾病，并有望開發(fā)出精準(zhǔn)的治療方法。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《Science》雜志上。

這項(xiàng)研究的帶頭人、Boone實(shí)驗(yàn)室的助理研究員Michael Costanzo指出：“我們對(duì)于如何繪制一個(gè)細(xì)胞中的遺傳相互作用，創(chuàng)建了一份參考指南。在有可能影響遺傳性疾病的人類遺傳網(wǎng)絡(luò)中尋找密切相關(guān)基因的時(shí)候，我們現(xiàn)在可以說出應(yīng)該尋找什么樣的屬性。”這項(xiàng)研究花了15年才完成。

正如世界上的人口被組織成很多集群（上至國(guó)家下至當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)），細(xì)胞中的基因是在分層網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)作的，以組織安排細(xì)胞生活。研究人員認(rèn)為，如果我們要了解20000個(gè)人類基因做了什么，我們必須首先了解它們是如何相互聯(lián)系的。

在酵母細(xì)胞中的研究首次表明，為了弄清一個(gè)基因的作用，我們需要不僅僅單獨(dú)研究它的作用。有6000個(gè)基因，其中許多存在于人類當(dāng)中，酵母細(xì)胞是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的人體細(xì)胞的替代品。

十多年前，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家聯(lián)合會(huì)首次逐個(gè)刪除了酵母的每一個(gè)基因。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，只有五分之一的基因?qū)τ谏鎭碚f是關(guān)鍵的。直到去年，基因編輯技術(shù)的進(jìn)步才使科學(xué)家們能夠解決人類細(xì)胞中的相同問題。它揭示了同樣的答案：只有一小部分的基因在人類細(xì)胞中是必不可少的。

這些研究結(jié)果表明，大多數(shù)基因被“緩沖”，以保護(hù)細(xì)胞免受突變和環(huán)境脅迫。為了了解這種緩沖是如何起作用的，科學(xué)家們想知道，細(xì)胞在一次失去一個(gè)以上的基因之后是否還能存活下來，他們必須測(cè)試數(shù)百萬個(gè)基因?qū)Α?span lang="EN-US">

Andrews、Boone和Myers在酵母細(xì)胞中，通過一次成對(duì)地刪除兩個(gè)基因，開展了這項(xiàng)開拓性的工作。他們?cè)噲D尋找那些對(duì)生存至關(guān)重要的基因?qū)Α＿@就需要定制的機(jī)器裝置，和最先進(jìn)的自動(dòng)化流水線，來分析幾乎所有1800萬種不同的基因組合。

這個(gè)酵母圖譜確定了在一個(gè)細(xì)胞中協(xié)同作用的基因。它顯示，如果一個(gè)基因的功能缺失，在基因組中就有另一個(gè)基因填補(bǔ)其作用。這就像一個(gè)自行車的比喻：一個(gè)輪子類似于一個(gè)重要的基因——沒有它，你就不能騎自行車。但是如果前剎車失靈了會(huì)怎樣呢？嗯，只要后面的剎車沒有壞，你就可以騎。但是如果前后輪兩個(gè)剎車都?jí)牧耍憔鸵闊┝恕?span lang="EN-US">