利用兩種互補的分析方法，Whitehead研究所和麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)Broad研究所的科學(xué)家們，第一次在人類基因組中鑒別出了人類細胞系或培養(yǎng)人類細胞生存及增殖必需的基因宇宙。

他們的研究結(jié)果和在該研究中開發(fā)出的材料，不僅為全球科研團體提供了寶貴的資源，還可應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)各種人類癌癥藥物可靶向的遺傳弱點。

科學(xué)家們早就知道酵母一類微生物中的必需基因。酵母的基因組較小且更易于操控。大多數(shù)常見酵母菌株都是單倍體，這意味著基因以單拷貝存在，使得研究人員敲除個別基因及評估對酵母的影響變得容易。然而，由于包括人類在內(nèi)的哺乳動物基因組更為復(fù)雜，一直抗拒這樣的基因敲除技術(shù)，其中包括RNA干擾——脫靶效應(yīng)和不完全的基因沉默阻礙了它。

現(xiàn)在，通過利用突破性的CRISPR基因組編輯系統(tǒng)，Whitehead研究所成員David Sabatini和Broad研究所主任Eric Lander實驗室的研究人員成功建立了一個全基因組單導(dǎo)向(sgRNAs)文庫來篩查和鑒別細胞活力必需的基因。這一sgRNA文庫靶向了差不多18,000個基因，其中近10%被證實是必不可少的。這些研究結(jié)果在線發(fā)布在本周的《科學(xué)》（Science）雜志上。

論文的第一作者、Sabatini和Lander實驗室研究生Tim Wang說：“這是第一次研究報道人類細胞必需基因。解答了人們長期以來一直在詢問的一個問題。”

Wang說，正如預(yù)期的那樣，許多必需基因與基本生物學(xué)過程，包括DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和信使RNA翻譯有關(guān)。但在這些必需基因中有近300個基因從前未確定特征，主要定位在核仁中，與RNA加工有關(guān)。這些基因的確切功能是將來研究調(diào)查的主題。

為了驗證CRISPR篩查的結(jié)果，研究小組進一步在一個獨特的單倍體人類細胞系中篩查了必需基因。通過在單倍體細胞中利用一種叫做基因捕獲誘變（gene-trap mutagenesis）的方法，將之與CRISPR結(jié)果進行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)確定的必需基因顯著一致重疊。最后，該研究小組在源自兩種癌癥慢性髓性白血病(CML)和Burkitt淋巴瘤的細胞系中測試了他們的方法。就CML來說，新方法不僅確定了一些已知基因的必要性，發(fā)現(xiàn)了BCR和ABL1基因（BCR和ABL1易位是成功藥物格列衛(wèi)（Gleevec）的靶點），也揭示出了有可能成為這些癌癥治療靶點的其他基因。

Lander說：“能夠在高度復(fù)雜的人類系統(tǒng)中瞄準必需基因，將為我們提供一些新見解：癌癥一類的疾病是如何繼續(xù)抵抗打敗它們的努力的。”

Wang、Lander和Sabatini均對他們研究工作的潛在應(yīng)用抱著極大的熱情，它應(yīng)該會加速鑒別癌癥藥物靶點，同時增進我們對藥物耐藥進化的理解。研究人員將這一巨大的潛力歸因于CRISPR給人類遺傳學(xué)帶來的嚴謹性。

Sabatini說：“這是我們我們第一次能夠可靠地、準確地、系統(tǒng)地在哺乳動物細胞中研究遺傳學(xué)。”