一种探讨自闭症谱系障碍基因功能的大规模工具

哈佛大学的科学家们，广泛的麻省理工学院和哈佛大学，麻省理工学院制定了一种技术来调查许多不同细胞类型在生物体中的许多不同基因的功能。它们施加了大规模方法来研究与自闭症谱系期相关的数十个基因，鉴定显影小鼠脑中的细胞类型是如何受到突变的影响。

“扰动序列”方法，发表在杂志上科学，是识别自闭症谱系疾病潜在的生物机制的有效方法，这是对复杂疾病进行治疗的重要第一步。该方法也广泛适用于其他器官，使科学家能够更好地了解广泛的疾病和正常过程。

“很多年了，基因研究已经确定了许多与自闭症谱系障碍发展相关的风险基因。这一领域的挑战一直是将了解基因是什么与理解基因的实际影响之间的联系细胞和最终的行为，“哈佛大学的干细胞和再生生物学教授的Co-Seary Arlotta表示，”我们第一次将Perturb-SEQ技术应用于完整的显影生物体，显示出测量基因的潜力在比例下的功能，以更好地了解复杂的疾病。“

领导的研究也是文章的第二作者特拉维夫Regev,谁是一个广泛的研究所的核心成员在研究过程中,目前的执行副总裁Genentech研究和早期发展,和冯,的核心成员广泛的学院和麻省理工学院麦戈文研究所一名调查员。

为了以大规模调查基因函数，研究人员组合了两种强大的基因组技术。他们使用CRISPR-CAS9基因组编辑，以与自闭症谱系障碍有关的35种不同基因进行精确的变化或扰动。然后，他们分析了发展中的鼠标的变化大脑使用单细胞RNA测序，允许它们看如何基因表达在超过40000个细胞中发生了变化。

通过查看个体细胞的水平，研究人员可以比较风险基因在皮层中影响不同细胞类型 - 该脑的部分负责包括认知和感应的复杂功能。他们分析了风险基因网络，共同寻找共同效果。

“我们发现，神经元和神经胶质细胞——大脑中的非神经元细胞——都直接受到这些风险基因的不同组合的影响，”该研究的主要作者、哈佛学会的初级研究员辛瑾(音译)说。“基因和分子本身并不产生认知——它们需要影响大脑中的特定细胞类型来实现这一点。”我们感兴趣的是了解这些不同类型的细胞是如何导致这种疾病的。”

为了了解该模型与人类疾病的潜在关联，研究人员将他们的结果与死后人类大脑的数据进行了比较。总的来说，他们发现在自闭症谱系障碍患者死后的大脑中，一些表达改变的关键基因在Perturb-seq数据中也受到了影响。

“我们现在有一个非常丰富的数据集，可以让我们得出深刻的见解，我们仍然每天都在学习很多关于它的知识，”Jin说。“随着我们进一步深入研究疾病机制，我们可以专注于可能真正重要的细胞类型。”

“该领域受到纯粹的时间和努力，使一个模型进行一次测试单一基因的功能。现在，我们已经以可扩展的方式表明了在显影生物中研究基因功能的潜力，这是一个令人兴奋的第一步，了解导致的机制自闭症谱系障碍和其他复杂的精神病条件，并最终为这些破坏性的条件制定治疗，“arlotta还是一个广泛的研究所和广大精神研究中心的一部分的一部分。”我们的工作也为扰动铺平了道路-seq适用于大脑超越的器官，使科学家能够更好地了解不同组织类型的发展或功能，以及病理条件。“

“通过基因组测序努力，已经确定了大量基因，当突变时，与人类疾病有关。传统上，了解这些基因的作用将涉及单独进行每个基因的深入研究。通过开发扰乱-SEQ对于体内应用，我们可以以更有效的方式开始筛选动物模型中的所有这些基因，使我们能够理解这些突变基因他还是麻省理工学院神经科学的詹姆斯和帕特里夏·波伊特拉斯(James and Patricia Poitras)教授，也是麻省理工学院大脑和认知科学及生物工程的教授。

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