CRISPR-Cas9“基因剪刀”的基因組編輯技術(shù)是生物研究和新型靶向藥物研發(fā)的有力工具。比如利用CRISPR篩選基因（pooled CRISPR screens），可以通過CRISPR gRNAs靶向成百上千個(gè)不同的基因，同時(shí)編輯許多細(xì)胞，然后實(shí)驗(yàn)篩選編輯細(xì)胞，gRNA可以幫助確定哪些基因?qū)τ谏飳W(xué)作用機(jī)制具有至關(guān)重要的作用。

這種篩選方法對于解決與細(xì)胞生長能力直接相關(guān)的問題最有用，例如鑒定保護(hù)癌細(xì)胞免受化療或免疫細(xì)胞抵抗HIV感染的基因。 相比之下，可能對于研究基因調(diào)控和其它復(fù)雜的生物機(jī)制并不是那么適合，因?yàn)橐私舛鄠€(gè)基因如何協(xié)同工作，調(diào)控調(diào)節(jié)細(xì)胞狀態(tài)，就需要針對每個(gè)CRISPR靶向基因，分別進(jìn)行培養(yǎng)，編輯和分析細(xì)胞，一看就知道既繁瑣，又昂貴。

來自哈佛大學(xué)，Broad研究院的研究人員提出了一種解決方法：他們將CRISPR篩選與文庫篩選結(jié)合起來，通過整合CRISPR基因組編輯與單細(xì)胞RNA測序，平行確定多個(gè)基因的基因調(diào)控影響，在單個(gè)實(shí)驗(yàn)中研究數(shù)千個(gè)單細(xì)胞。

這一研究成果公布在1月18日的Nature Methods雜志上，領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是Christoph Bock教授，其研究組利用了尖端的分子技術(shù)，構(gòu)建了一種能幫助研究人員看到單細(xì)胞測序?qū)嶒?yàn)中的CRISPR gRNAs的病毒載體，并采用了最先進(jìn)的基于液滴的單細(xì)胞RNA測序方法，高通量的分析了單細(xì)胞中上千個(gè)基因組編輯事件的影響。

CROP-seq（CRISPR droplet sequencing，CRISPR液滴測序，生物通注）創(chuàng)造性地組合了基因組學(xué)領(lǐng)域兩個(gè)最有希望的技術(shù)，能大規(guī)模完成前所未有的高通量基因調(diào)控的分析。此外，隨著單細(xì)胞測序成本的下降，這種技術(shù)還可以生成人類基因組中23,000個(gè)基因的每一個(gè)基因調(diào)控影響的綜合圖譜。

“我們利用CROP-seq研究了白血病發(fā)生過程中的遺傳和表觀遺傳因素的相互作用”，Christoph Bock說，“如果能在試管中了解癌細(xì)胞生成所需要的元件，那么就可以找到新的方法來干擾癌細(xì)胞生成，將細(xì)胞恢復(fù)到更有利的狀態(tài)。”

CROP-seq目前作為開源方法開放，所有數(shù)據(jù)，指南，試劑和軟件將由CeMM自由共享，其他科學(xué)家可以在自己的工作中使用和擴(kuò)展該方法。

隨著二代測序技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了眾多基于測序技術(shù)的高通量測序數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，然而傳統(tǒng)的高通量測序技術(shù)均以細(xì)胞群體作為研究對象，實(shí)際上細(xì)胞群體內(nèi)各個(gè)細(xì)胞間存在異質(zhì)性，細(xì)胞群體內(nèi)細(xì)胞狀態(tài)相同的這個(gè)假設(shè)并不完全成立。

近年來，單細(xì)胞測序技術(shù)蓬勃發(fā)展，基于以上單細(xì)胞測序技術(shù)，回答細(xì)胞群體間細(xì)胞異質(zhì)性的問題成為可能，然而單細(xì)胞測序技術(shù)在時(shí)間花費(fèi)與并行通量上的缺陷仍然限制著針對這一問題的研究與發(fā)展?；谝旱挝⒘骺胤诌x細(xì)胞（Droplet）的基因組學(xué)與表觀遺傳組學(xué)技術(shù)有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單細(xì)胞測序由于細(xì)胞篩選導(dǎo)致的不足。

一些生物技術(shù)公司已經(jīng)開始向這些方面傾斜，如去年Bio-Rad公司和Illumina公司達(dá)成合作協(xié)議共同開發(fā)針對單細(xì)胞的新一代測序工作站，這種新型儀器將利用公司的核心微滴分區(qū)技術(shù)來包裹細(xì)胞;在細(xì)胞裂解及細(xì)胞RNA同微滴中的珠子進(jìn)行雜交后，乳濁液就會破碎，而且在一系列的樣品準(zhǔn)備步驟后，混合液就會進(jìn)入到一種由Illumina公司開發(fā)的無菌文庫準(zhǔn)備過程中。