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2022-07-24 第27,300号

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第2版:要闻

上科大团队崭新基因打靶技术登上《细胞》

迈出描绘完整扰动图谱从0到1第一步

       本报讯(记者李晨琰)上海科技大学生命学院池天课题组日前在《细胞》杂志在线发表论文,报道了一种崭新的小鼠基因打靶技术iMAP,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微型“扰动图谱”。
      
       2001年,国际人类基因组计划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不为人知,这严重妨碍了疾病的诊断和治疗。要系统性地解码全部基因在全部细胞中的功能,必须将其分别在各种细胞中敲除(扰动)再鉴定其细胞表型,即描绘完整的扰动图谱。
      
       扰动图谱的完成,将成为生物医学研究的分水岭。此后,要探索任何基因的基本功能,将会像查找基因序列一样简单。但是,用传统的基因打靶方法,无法快速有效地描绘扰动图谱,这也成了功能基因组学领域久攻不下的瓶颈。
      
       此次池天课题组取得的成果,为描绘完整扰动图谱迈出了从0到1的第一步。研究团队所使用的小鼠基因打靶技术iMAP融合了Cre-loxP和CRISPR-Cas9技术。通过敲除相应的靶基因,从而将小鼠转化为嵌合体。这种嵌合体可立即用于描绘扰动图谱,也可迅速、廉价地繁育出多种传统的单基因敲除品系。该品系不但可用于特定靶基因的后续深入研究,更可用于个体水平的表型筛选,从而与嵌合体优势互补,共同加速基因解码。
      
       据了解,iMAP诞生的背后是长达八年、历经六届学生前赴后继努力的科学“马拉松”。2014年,CRISPR基因编辑技术已问世,尚在耶鲁大学的池天又熟悉CreloxP,他突发奇想,试图融合这两种技术,但同事并不看好。“有人不屑一顾,有人直呼疯狂,大多心存疑虑。”池天回忆,“因为iMAP太新了,是0到1,没有主流技术可以直接对标。”iMAP的研发过程充满了艰辛和曲折。为使同行避免重蹈覆辙,这些失败的实验,部分已于2年前以预印本形式发表。
      
       让池天特别感慨的是,这些年,持续有年轻的科研生力军加入课题组,虽然前行的道路依然坎坷,但大家始终没有放弃。除了加入课题组的学生非常努力,学校的大力支持也让池天的研究如鱼得水。“我在耶鲁启动过其他数个像iMAP一样的高风险课题,但都因经费原因夭折了。而在上科大,学校鼓励教授要敢于坐冷板凳。”而今,池天也将这份做科研的执着传递给学生:不要惧怕风险,做课题必须坚持到底。