PNAS：研究基因互作的新方法
日期：2013-06-08 09:12:43
后基因組時代面臨的一個巨大挑戰是，在正常和疾病狀態下，理解人類基因共同發揮作用的機制。現在，加州大學舊金山分校UCSF的研究人員開發了一個新方法，能夠在不同細胞中一次性解析數千種基因的相互作用。文章發表在本周的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。
為了展示這一方法的有效性，研究人員用蓖麻毒素處理細胞，然后分析基因互作發生的改變。蓖麻毒素（ricin）的合成相對簡單，這種毒素會關閉細胞內的蛋白合成，從而產生致命的影響。不過，人們還不清楚蓖麻毒素靶標的確切基因。
在微生物領域，高密度的基因互作圖譜是闡明基因功能和相關通路的有力工具。而加州大學Jonathan Weissman實驗室的研究人員，針對哺乳動物細胞開發了一整套方案。該方案以混合shRNA篩查為基礎，能夠在全基因組水平上鑒定表型相關基因，并對這些基因進行系統性作圖，最終得到完整的基因互作圖譜。
“這種方法很適合為癌癥等疾病尋找潛在藥物，也能幫助人們進一步理解基因組的復雜性，”文章的第一作者，加州大學的博后Martin Kampmann說。
Kampmann及其同事的這一新方案，可以通過混合實驗，一次性檢測不同實驗條件下的不同細胞，從中篩查基因的相互作用情況。他們對經蓖麻毒素處理的細胞進行了分析，鑒定了一些未知功能的基因，并通過基因互作模式，確定了這些基因的功能。“它們與已知功能的一些基因，有相似的互作模式，”文章的共同作者，博后Michael Bassik說。
研究人員對暴露在蓖麻毒素中的細胞進行了全基因組篩選，通過復雜的shRNA文庫來檢測目標基因。他們利用測序監測細胞中各shRNA的表達情況，以此確定對細胞敏感性有影響的基因。
隨后，研究人員對選定的shRNA進行克隆和編碼，構建了有針對性的文庫，重新檢驗相關表型。最后他們根據初步篩查中的基因組合，構建了靶標所有基因互作組合的double-shRNA文庫。在這些基因互作模式的基礎上，研究人員獲得了高密度的哺乳動物基因互作圖譜。
這一方案可以幫助研究人員，鑒定強力的基因相互組合。“在癌癥等疾病中，利用這類圖譜尋找特別致命的基因組合，可以揭示潛在的治療靶點，有助于開發新藥或設計新的治療方案，” Bassik說。
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