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  2022年7月22日,上海科技大学生命学院池天课题组,在线发表学术论文“Large-Scale Multiplexed Mosaic CRISPR Perturbation in the Whole Organism”(最新影响因子:66.850)。

  生命学院池天课题组2016级博士刘波(已毕业)、2018级博士生荆征宇、2019级博士生张校铭、2014级博士陈玉鑫(已毕业)、2015级博士毛少帅(已毕业)为本文共同第一作者。

  池天教授为唯一通讯作者。

  上海科技大学为第一完成单位。本工作得到孙建龙、林照博、黄行许实验室的帮助。

文章简介

  本篇文章报道了一种崭新的小鼠基因打靶技术iMAP(inducible Mosaic Animal for Perturbation),快速鉴定了90个基因在39种组织的基本功能,构建了世界首张小鼠“扰动图谱”。

  早在2001年,国际人类基因组计划就公布了人类基因组序列。但目前为止,约两万个哺乳动物蛋白编码基因在500多种细胞中的功能仍鲜为人知。要解码这些基因的细胞特异性功能,必须将其分别在各种细胞中敲除(扰动)再鉴定其细胞表型,即描绘“扰动图谱”。但用传统的基因打靶方法,无法快速有效地描绘扰动图谱,成为功能基因组学领域久攻不下的瓶颈。池天课题组的成果为突破上述瓶颈、系统性解码全部基因在各种细胞中的功能,迈出了关键一步。

  iMAP融合了Cre-loxP和CRISPR-Cas9技术,其核心组成部分是一个转基因序列,它由U6启动子和下游一串gRNA表达单位构成。转基因通常只表达第⼀个sgRNA,而利用药物(他莫昔芬)激活Cre,导致转基因重组,可使其余的sgRNA也得以表达,但每个细胞只随机表达其中⼀个。这些sgRNA可在Cas9的帮助下敲除相应的靶基因,从而将小鼠转化为嵌合体。利用这种嵌合体,可同时鉴定多个基因分别在多种细胞里的功能,也可衍生出多种传统的单基因敲除品系用于后续实验。

图1. iMAP原理

  研究团队首先构建了一个iMAP品系,它携带61个gRNA 表达单位,共靶向6个功能已知的标志基因。该品系证明了iMAP的鲁棒性,包括展示转基因起码能稳定传13代。随后构建的iMAP品系携带100个gRNA表达单位,靶向90个功能不甚清晰的基因,以此构建了一个微型扰动图谱,揭示了这90个基因分别在39个组织/细胞中对细胞存活、扩增、分化的影响。

图2. 微型扰动图谱。展示100个sgRNA分别在39个组织/细胞类型中的丰度

  研究团队还进一步通过简单的配繁,从iMAP鼠衍生出多个传统的单基因敲除品系,证明了iMAP 的另一重要用途。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.039

 

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——以上图片截自期刊

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