一个大型工具调查自闭症谱系障碍基因的功能

Broad研究所的科学家在哈佛大学,麻省理工学院和哈佛大学和麻省理工学院已经开发出一种技术来研究许多不同的基因的功能在许多不同的细胞类型,在一个活的有机体。他们大规模的方法应用于研究几十个基因与孤独症谱系障碍有关,识别特定细胞类型在发展中老鼠大脑是如何影响突变。

“Perturb-Seq”方法,发表在《华尔街日报》科学,是一种有效的方法来识别潜在的生物机制自闭症谱系障碍,这是一个重要的第一步发展复杂的疾病的治疗。该方法也广泛适用于其他器官,使科学家们能够更好地理解各种疾病和正常流程。

“多年来,基因研究发现了大量的风险基因与孤独症谱系障碍的发展有关。领域所面临的挑战是让知道基因之间的联系,了解基因的影响细胞并最终行为”,文章的第二作者Paola Arlotta说Golub家庭哈佛大学干细胞与再生生物学教授。“我们Perturb-Seq技术应用于一个完整的开发生物第一次显示测量的潜在大规模基因功能更好地理解复杂的障碍。”

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。

在大规模基因功能研究,研究者结合两个强大的基因技术。他们用CRISPR-Cas9基因组编辑做出精确的改变,或扰动,在35个不同基因与孤独症谱系障碍的风险。然后,他们分析了变化发展中鼠标大脑使用单细胞RNA序列,这允许他们看到基因表达改变在40000多个单个细胞。

通过观察单个细胞水平,研究人员可以比较不同细胞类型风险的基因是如何影响大脑的皮质是负责复杂的功能包括认知和感觉。他们分析了网络风险的基因一起找到共同的影响。

“我们发现神经元和glia-the non-neuronal大脑细胞的不同直接影响这些风险基因,“鑫金说,该研究的第一作者,哈佛社会的初级研究员的同伴。“基因和分子产生认知/ se-they不需要影响大脑中特定的细胞类型。我们有兴趣了解这些不同的细胞类型可以导致疾病。”

为了了解模型的潜在相关性疾病在人类中,研究人员将他们的研究结果数据事后人类大脑。总的来说,他们发现在自闭症谱系障碍的事后人类大脑的一些关键基因表达水平改变了Perturb-seq数据也受到了影响。

“我们现在有一个非常丰富的数据集,可以让我们画的见解,我们仍然每天学习很多关于它,”金说。”作为我们推进研究疾病机制的深度,我们可以关注的细胞类型可能是非常重要的。”

”现场的时间和精力是有限的,让一个模型来测试单个基因的功能。现在,我们展示了潜在的研究在发展中生物体基因功能通过一个可伸缩的方式,这是一个激动人心的理解机制导致的第一步自闭症谱系障碍和其他复杂的精神疾病,最终开发出治疗这些毁灭性的条件,“Arlotta说,他也是一个研究所的成员广泛的研究所和宽阔的斯坦利精神病学研究中心的一部分。“我们的工作也为Perturb-Seq铺平了道路适用于器官除了大脑,使科学家能够更好地理解发展或功能不同的组织类型,以及病理条件。”

“通过基因组测序的努力,大量的基因已经被鉴定,当突变,与人类疾病有关。传统上,了解这些基因的功能需要单独每个基因的深入研究。通过开发Perturb-seq对于体内应用程序,我们可以开始屏幕上所有的这些基因在动物模型更有效的方式,使我们能够从力学上看明白如何在这些突变基因可以导致疾病,”张先生说,他也是詹姆斯和帕特丽夏Poitras麻省理工学院神经科学教授和脑与认知科学教授和麻省理工学院的生物工程。

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