突破性的人类类器官遗传筛选工具

生物学的许多基本原理以及调节发育的基本上所有途径都在所谓的遗传学筛选中得到鉴定。基因筛选最初是果蝇果蝇和线虫秀丽隐杆线虫的先驱，其基因筛选涉及许多基因的失活。通过分析基因丢失的后果，科学家可以得出有关其功能的结论。这样，例如，可以鉴定出形成大脑所需的所有基因。

基因筛查通常可以在蝇和蠕虫中进行。在人类中，存在关于遗传疾病和疾病相关突变后果的大量知识，但无法进行系统的分析。现在，IMBA的Knoblich实验室开发了一项突破性的技术，可以在人体组织中并行分析数百个基因。他们将新技术命名为CRISPR-LICHT，并将其发现发表在《科学》杂志上。

在IMBA的JürgenKnoblich小组中，通过使用大脑类器官(一种针对人脑的3-D细胞培养模型)，现在可以使用CRISPR-LICHT分析数百种突变在人脑中的作用。

共同第一作者多米尼克·林登霍夫(Dominik Lindenhofer)博士解释说：“该技术的基础是将著名的CRISPR-Cas9技术与2020年10月获得诺贝尔奖的双重条形码相结合。” IMBA的学生。“关键技巧是应用指导RNA，还要应用遗传条形码，这是一种DNA，我们将其添加到用于生长类器官的细胞基因组中。这使我们能够看到每个类器官的整个细胞谱系，而第二个条形码可让我们计算每个起始细胞产生的细胞数量，从而减少噪音，因此我们可以确定每个向导RNA对类器官生长过程中产生的细胞数量的影响。异质组织中细胞分辨率的CRIPSR谱系追踪(CRISPR-LICHT)。”

为人类大脑的发展提供了启示。图片来源：©Dexheimer / IMBA

研究人员将CRISPR-LICHT应用于小头畸形，这是一种由于患者大脑尺寸缩小和严重精神障碍导致的遗传性疾病。通过这项革命性的新技术，科学家们筛选出了所有怀疑在该疾病中起作用的基因。

IMBA博士后和共同第一作者克里斯托弗·埃斯克(Christopher Esk)说：“我们不仅能够使用CRISPR-LICHT识别小头症基因，而且还查明了控制大脑大小的特定机制。” 的内质网(ER)被确定为在控制细胞外基质蛋白分泌主集线器。这种机制影响组织的完整性，从而影响大脑的大小，被认为是造成小头畸形的原因之一。

果蝇中的基因筛选长期以来一直是全基因组筛选的既定工具，在维也纳具有悠久的传统。由IMBA的科学家共同开发的维也纳果蝇研究中心(VDRC)是欧洲唯一的果蝇饲养中心，并且是全球功能基因研究最大的蝇类收藏之一。IMBA科学总监兼小组负责人JürgenKnoblich也扎根于果蝇遗传学，由于果蝇，他对干细胞在大脑发育中的作用有了重要的认识。

“我们很高兴地报告，我们现在可以常规地在复杂的类器官系统中进行基因筛查。该方法可以应用于其他类器官模型以及任何影响器官形成的疾病。这是分析脑部疾病和负担的全新方法巨大的未来潜力，因为它可以应用于包括自闭症在内的任何脑部疾病，只有借助维也纳生物中心的协作精神，我们的工作才有可能实现，因为我们邻近的Max Perutz实验室和分子病理学研究所的研究小组该研究的主要作者”JürgenKnoblich说。

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