人类基因组妄想完成20多年后，美国怀特黑德研究所乔纳森·韦斯曼及其同事展示了在人类细胞中表达基因的第一份综合功效图谱。9日在线揭晓于《细胞》杂志上的项目数据，将每个基因与其在细胞中的功效联系起来，这是多年来基于单细胞测序要领Perturb-seq的重大相助研究效果。数据可在韦斯曼实验室网站上获得，供其他科学家使用。
兼任麻省理工学院生物学教授和霍华德休斯医学研究所研究员的韦斯曼说：“有了这张基因型—表型关系图谱，你可以进入并筛选数据库而无需举行任何实验。”
该图谱使研究职员能深入研究种种生物学问题。研究职员可用它来探索功效未知的基因对细胞的影响，研究线粒体对压力的反应，并筛选导致染色体丧失或获得的基因，这种表型在已往被证实是难以研究的。
借助CRISPR构建图谱
该项目使用的Perturb-seq要领，能以亘古未有的深度跟踪基因翻开或关闭时爆发的影响。Perturb-seq要领使用CRISPR/Cas9手艺将基因转变引入细胞，然后使用单细胞RNA测序来捕获转变引起的表达RNA信息。由于RNA控制细胞行为的所有方面，这种要领可资助解码遗传转变的许多细胞效应。
在这项新效果中，研究职员将该要领扩大到整个基因组。他们使用人类血液癌细胞系以及来自视网膜的非癌细胞，对凌驾250万个细胞举行了Perturb-seq测序，并使用这些数据构建了一个将基因型与表型联系起来的综合图谱。
挖掘未知功效
完成筛选后，研究职员决议使用他们的新数据集来检查一些生物学问题。最显着的应用是首先研究具有未知功效的基因。
由于新测序读出了许多已知基因的表型，研究职员可使用这些数据将未知基因与已知基因举行较量，并寻找相似的转录效果，这可能批注基因产品会作为更大复合体的一部分协同事情。
一个名为C7orf26的基因的突变尤为突出。研究职员注重到，去除导致相似表型的基因是称为整合子的卵白质复合体的一部分，该复合物在爆发小核RNA中施展作用。整合子复合体由许多较小的亚基组成，之前的研究批注有14种单独的卵白质，研究职员此次证实C7orf26是复合体的第15个组成部分。
他们还发明15个子单位在更小的�？橹行虑�，以在整合子复合体中执行特定功效。
筛选准确疏散DNA的因子
Perturb-seq的另一个利益是，由于该剖析着重于单细胞，研究职员可使用这些数据来审查更重大的表型，这些表型在与来自其他细胞的数据一起研究时通�；岜涞迷勇�。
研究职员发明，导致细胞间差别效果的基因子集是染色体疏散的缘故原由。这种疏散会导致细胞丧失一条染色体或获得一条特另外染色体，这种情形称为非整倍性。
韦斯曼体现：“你无法展望失去这个基因的转录反应是什么，由于它取决于你获得或失去的染色体的次要效应。我们意识到，这个时势着实是可以扭转的，创立这种复合表型，寻找获得或丧失的染色体特征。通过这种方法，我们对准确疏散DNA所需的因子举行了第一次全基因组筛选。”
仍有悬而未决的问题
研究职员还使用数据集研究了线粒体怎样应对压力。从自由生涯的细菌进化而来的线粒体在其基因组中携带13个基因。在核DNA中，约莫1000个基因与线粒体功效有关。研究职员发明，当他们扰乱差别的线粒体相关基因时，核基因组对许多差别的基因转变的反应相似。然而，线粒体基因组反应的可变性要大得多。
为什么线粒体仍然有自己的DNA？这仍是一个悬而未决的问题。新研究的一个主要结论是，拥有单独的线粒体基因组的利益之一，可能是针对差别的压力源要举行局部或很是特定的基因调控。若是有一个线粒体被破损，而另一个线粒体以差别的方法被破损，那么这些线粒体可能会作出差别的反应。
未来，研究职员希望将Perturb-seq用于研究癌细胞系之外的差别类型的细胞。