由奧地利科學(xué)院和維也納Haplogen的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，利用一種稱之為“基因捕獲”（ gene trap）的技術(shù)構(gòu)建出了一個人類單倍體細(xì)胞庫，該細(xì)胞庫中包括有3000多種細(xì)胞系，每個細(xì)胞系都具有一種不同的突變基因。這項研究工作發(fā)布在8月25日的《自然方法》（Nature Methods）雜志上。

渥太華大學(xué)教授William Stanford（未參與該研究）說：“我認(rèn)為這可能是一個相當(dāng)有趣的資源。我想人們將會欣然接受它。它的作用看起來非常的強(qiáng)大?！?SPAN lang=EN-US>

利用這些單倍體細(xì)胞系可以大大幫助推動基因的功能性研究。由于這些細(xì)胞系只含有一個完整染色體組，因此等位基因上的突變效應(yīng)不會被另一條染色體所掩蓋。斯坦福大學(xué)教授Jan Carette說：“相比于其他的技術(shù)，完全基因敲除（complete knockout）可以獲得更強(qiáng)大的表型?！眮碜詩W地利科學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究中心（CeMM）的Sebastian Nijman同事們針對稱作為KBM7的人類細(xì)胞系展開了研究工作。

KBM7來源于一名慢性粒細(xì)胞白血病患者，將8號染色體排除之外KBM7算是一種單倍體細(xì)胞系。盡管這些細(xì)胞是單倍體，它們?nèi)匀荒軌驁?zhí)行基本功能維持活力?！耙恍┤苏J(rèn)為單倍體細(xì)胞是自然細(xì)胞類型的畸形物，但實(shí)際上在細(xì)胞水平上單倍體與生命體極其的相容，”Carette說。為了構(gòu)建出每種突變，研究人員用偏好于整合到活性轉(zhuǎn)錄的基因中的反轉(zhuǎn)錄病毒來感染細(xì)胞?！敖Y(jié)果基因幾乎完全被沉默，就像進(jìn)行了基因敲除，”Nijman說。

每個突變株都包含一個GFP標(biāo)記和一個獨(dú)特的遺傳條形碼，由此可以識別克隆混合物。這些克隆另一個特征是它們的突變可以逆轉(zhuǎn)。在“基因陷阱”載體的兩側(cè)是loxP序列。向這些細(xì)胞中加入Cre重組酶，針對loxP進(jìn)行切除，研究人員可以除去這一基因捕獲，恢復(fù)正常的蛋白質(zhì)生成。

為了驗(yàn)證他們的細(xì)胞庫，Nijman和同事們確定了他們構(gòu)建出來的一些克隆的特征。例如，一個JAK2基因捕獲的克隆，顯示STAT1磷酸化降低?！氨M管是在意料之中，這是第一次利用完全失活的JAK2基因在人類細(xì)胞中證實(shí)這一點(diǎn)，”Nijman說。

“理論上講，這樣的一個完全覆蓋所有表達(dá)基因（包括編碼基因和非編碼基因）的細(xì)胞庫，為系統(tǒng)地研究幾乎所有的細(xì)胞過程，如細(xì)胞周期控制、代謝、耐藥或藥物敏感等所需的基因功能及作用提供了一個極好的平臺，”新加坡國立大學(xué)Yunhan Hong說。到目前為止，該研究小組已經(jīng)構(gòu)建出了幾千個突變體，可通過與Haplogen和CeMM.合作進(jìn)行購買。

蘇黎世分子健康科學(xué)研究所Anton Wutz（未參與該研究）說，他認(rèn)為臨床研究人員將會尤其對這些克隆感興趣。“細(xì)胞生物學(xué)或許能夠生成自己的突變細(xì)胞系，但缺少實(shí)驗(yàn)室條件、想要檢測患者突變的臨床醫(yī)生現(xiàn)在可以索取克隆并進(jìn)行檢測，以確定他們看到的是真正的因果關(guān)系，還是只相關(guān)卻無功能性意義?！?SPAN lang=EN-US>

但這些克隆也存在一些局限。尤其是，KBM7細(xì)胞并不表達(dá)所有的基因?！皩⑦@種方法擴(kuò)展到不同器官的單倍體細(xì)胞，尤其是單倍體胚胎干細(xì)胞，將大大提高有用性，”Hong說。Nijman補(bǔ)充說，他的研究小組還在技術(shù)擴(kuò)大這一細(xì)胞庫，由于載體的插入是隨機(jī)的，生成新的突變將會越來越難。將基因捕獲技術(shù)與轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物（transcription activator-like effectors ，TALE）和RNA 引導(dǎo)性核酸酶（ RNA-guided nucleases，RGNs）等其他技術(shù)相結(jié)合，有可能幫助研究人員擴(kuò)展這一細(xì)胞庫。