Dissecting Immune Circuits by Linking CRISPR-Pooled Screens with Single-Cell RNA-Seq 

Diego Adhemar Jaitin, Assaf Weiner5, Ido Yofe5, David Lara-Astiaso, Hadas Keren-Shaul, Eyal David, Tomer Meir Salame, Amos Tanay, Alexander van Oudenaarden, Ido Amit

doi:10.1016/j.cell.2016.11.039

通过对单个细胞进行基因组扩增和测序，解决了用组织样本无法获得不同单个细胞的异质性信息、样本量太少无法进行常规测序的难题，为科学家研究解析单个细胞的行为、机制、与机体的关系等提供了新方向，为早期检测、诊断疾病及疾病的个体化治疗提供指导。目前，最常见的单细胞测序的应用是在肿瘤研究上。来自美国和英国的研究人员近日利用单细胞基因组扩增、测序和装配，鉴定出一个单细胞细菌。以色列魏茨曼科学研究所的研究人员在一种方法中结合了两种强大的研究工具——CRISPR基因编辑和单细胞基因组分析， Amit和他的实验室一直在开发单细胞RNA测序。通过对每个细胞中的mRNA分子进行测序，他们能够揭示出每个细胞的分子组分，以及区分一种给定的细胞群体中细胞身份和功能的细微差别。Amit说，“它是一种新的分子显微镜。”来自体内特定组织中的上千个细胞能够在他的实验室中加以测序，从而可揭示出细胞身份和功能上的差异。这种方法已被用来理解从胎儿大脑发育的影响到常见的免疫细胞在我们体内的多种组织中如何发挥着不同的功能---包括它们参与癌症或神经退化---在内的任何事情。但是单细胞测序主要是一种观察工具，提供一种给定组织样品的快照图。将CRISPR与单细胞RNA测序的精细分辨率相结合，可以使研究人员能够积极修补细胞中的基因，然后理解各种情况下它们在多种类型细胞内的功能。Amit和他的团队，包括第一作者Drs. Jaitin、Ido Yofe和Assaf Weiner，以及研究生David Lara Astiaso，所面临的挑战是，改进CRISPR基因编辑技术，使其可以与单细胞测序相结合使用。该研究小组设想同时靶定多个基因，包括在同一个细胞中的联合靶标，然后识别由此产生的细胞及其功能的变化。另一方面，这项活动需要开发同时识别靶细胞及引入它们的基因组编辑的新分子生物学技术，另一方面，还需要开发新的计算方法，分析具有不同基因型和表型的细胞群体。