近日，奧地利科學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究中心（CeMM）的研究人員Christoph Bock在基因組生物學(xué)會議上發(fā)言稱，新的基因組工具組合可以幫助研究人員梳理疾病的因果關(guān)系。
他認(rèn)為，單細(xì)胞RNA-seq和ATAC-seq等方法可以幫助人們深入了解疾病發(fā)展過程中發(fā)生的情況，但它們無法建立因果關(guān)系。Bock指出，目前有四種方法可建立因果關(guān)系。
種方法是生化方法，但他認(rèn)為這是一種保守的方法。第二種方法依賴孟德爾隨機(jī)化（Mendelian randomization），但這種方法需要大量的數(shù)據(jù)，而Bock認(rèn)為有時很難獲得。
Bock本人傾向于使用第三種和第四種方法，也就是分別利用時間序列分析和擾動方法來研究因果關(guān)系。時間序列分析依賴格蘭杰因果檢驗（Granger causality）。這種方法很有用，不過限于形式化證明。他認(rèn)為，基于CRISPR的擾動和單細(xì)胞測序能夠大規(guī)模發(fā)現(xiàn)功能證據(jù)。
Bock及其同事就以慢性淋巴細(xì)胞白血病（CLL）為疾病模型開展了一項時間序列分析。早前，他們對55名CLL患者的88個樣本開展了ATAC-seq分析，并在《Nature Communications》上發(fā)表了結(jié)果。全基因組染色質(zhì)開放性圖譜顯示了兩個疾病亞型的分離：IGHV未突變的uCLL和IGHV突變的mCLL。
之后，他們在8個不同的時間點(diǎn)評估了7名CLL患者對ibrutinib（Bruton酪氨酸激酶抑制劑）的反應(yīng)。他們采用了ATAC-seq、單細(xì)胞RNA-seq以及細(xì)胞表型分析的組合，重建了患者接受治療時體內(nèi)發(fā)生的事件順序。
值得一提的是，研究人員發(fā)現(xiàn)多名患者出現(xiàn)了相同的調(diào)控機(jī)制。其中，NF-κB的結(jié)合減少，之后是PAX5和IRF4等轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控活性下降。不過，他們表示不同患者的時間快慢有差異。這項研究成果于上個月發(fā)表在預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv上。
與此同時，Bock認(rèn)為借助高通量的CRISPR基因編輯也能夠梳理因果關(guān)系。他和同事將CRISPR-Cas9篩選與單細(xì)胞RNA-seq相結(jié)合，開發(fā)出一種稱為CRISPR液滴測序（CROP-seq）的方法。
這種方法綜合了混合篩選（pooled screens）和芯片篩選（arrayed screens）的優(yōu)勢。他指出，CRISPR混合篩選特別適合明顯的表型，但不支持復(fù)雜的分子讀數(shù)。CRISPR芯片篩選支持這樣的讀數(shù)，但通量有限。
CROP-seq結(jié)合了四大關(guān)鍵要素：將向?qū)NA作為標(biāo)簽序列，開展高通量的單細(xì)胞RNA-seq檢測，通過計算方法分配單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，以及通過生物信息學(xué)方法來分析和解釋向?qū)NA誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄圖譜。他們隨后在T細(xì)胞受體上驗證了這種方法。
在開發(fā)出這個工具之后，Bock表示他們一直在努力改進(jìn)它。他補(bǔ)充說，CROP-seq可與任何單細(xì)胞RNA-seq方法或多組學(xué)分析結(jié)合使用，并且可以擴(kuò)展到全基因組范圍的分析，應(yīng)用于體外和體內(nèi)篩選。目前已有200多個實(shí)驗室嘗試了這種方法。（生物通 薄荷）
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