CRISPR-Cas9使得敲除或调整单个基因以确定其对生物体或细胞，甚至是另一个基因的影响变得容易。但是，如果你可以一次进行几千次实验，使用CRISPR来单独调整基因组中的每个基因，并迅速看到每个基因的影响，那会怎么样呢?
加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的一个科学家团队已经开发出一种简单的方法来实现这一点，允许任何人勾画细胞轮廓，包括人类细胞，并迅速确定基因组中调节特定基因表达的所有DNA序列。
虽然技术将主要受益基础研究人员感兴趣的追踪基因活动——基因网络的级联,影响他们感兴趣的基因,它还将帮助研究人员快速找到调控序列控制疾病基因和可能发现药物的新靶点。
加州大学伯克利分校分子和细胞生物学副教授尼古拉斯·英格利亚(Nicholas Ingolia)说:“你可能想要使用这种方法的一种疾病是癌症，我们知道这些癌细胞表达的特定基因，为了生存和生长，需要表达这些基因。”“这个工具可以让你提出这样的问题:什么是上游基因，什么是控制这些基因的调控因子?我们知道这些基因。”
这些控制器在治疗上更容易关闭癌细胞。
这项新技术简化了以前一直难以完成的事情:回溯细胞内的遗传路径来找到这些最终控制者。
“我们有很多前进的好方法，”他说。“这是一种逆向工作的好方法，可以弄清楚什么是上游。我认为它在疾病研究中有很多潜在用途。”
“我有时会打个比方，当我们走进一间黑暗的房间，按一下电灯开关，我们就能看到打开的是什么灯。这种光就像一种基因，当我们按下开关，我们就能知道它打开了什么基因。我们在这方面已经很擅长了。”他补充道。“这让我们可以做的是反向工作。如果我们关心一盏灯，我们想知道控制它的开关是什么。这为我们提供了一种方法。”
瑞恩·穆勒是英格丽亚实验室的一名研究生，他和他的同事卢卡斯·弗格森、祖瑞亚·米查姆以及英格丽亚将在12月10日的《科学》杂志上公布他们这项技术的细节。
条码的基因组
自从CRISPR-Cas9基因编辑技术在8年前问世以来，杏耀主管想要确定特定基因功能的研究人员已经能够用Cas9蛋白精确地瞄准该基因并将其敲除。在一段与基因中的DNA互补的引导RNA的引导下，Cas9蛋白与基因结合并切断或像CRISPR干扰(CRISPRi)那样抑制它。
在最粗略的分析中，细胞或有机体要么存活，要么死亡。然而，我们还可以寻找基因敲除带来的更微妙的影响，比如某个特定基因是打开还是关闭，或者是向上或向下的程度。
如今，这需要添加一个报告基因——通常是一个绿色荧光蛋白的编码基因——附加到启动子的相同拷贝上，从而启动你感兴趣的基因的表达。由于每个基因的独特启动子决定了该基因何时表达，如果Cas9敲除影响您感兴趣的基因的表达，它也将影响报告基因的表达，使培养物在荧光灯下发出绿色的光。
然而，酵母中总共有6000个基因，人类中总共有20000个基因，要调整每个基因，并在荧光报告基因上发现效果，是一项艰巨的任务。
“CRISPR使全面调查基因组中的所有基因并扰乱它们变得很容易，但接下来的大问题是，你如何读出这些干扰的影响?”他说。
这项被Ingolia称为CRISPR barcoded expression reporter sequencing或CiBER-seq的新技术解决了这个问题，允许通过汇集数万个CRISPR实验来同时完成这些实验。这项技术消除了荧光，并采用深度测序直接测量基因池中增加或减少的活性。深度测序使用高通量、长读新一代测序技术，对汇集样本中表达的所有基因进行排序和本质上的计数。
Ingolia说:“在一个混合的cibel -seq实验中，一天之内，我们就可以找到针对几种不同目标基因的所有上游调控因子，然而，如果你使用基于荧光的技术，每个目标都需要几天的测量时间。”
由于一些公司出售现成的、与Cas9蛋白一起使用的单引导rna，使一个有机体中的每个基因平行排列是很简单的。研究人员可以为基因组中的每个基因排序sgRNAs，对于每个基因，都有十几种不同的sgRNAs——大多数基因是数千个核苷酸组成的字符串，而sgRNAs大约有20个核苷酸长。
该团队的关键创新是将每个sgRNA与一个独特的、随机的核苷酸序列(本质上是一个条形码)连接在一起，而启动子只会在感兴趣的基因也被打开的情况下转录条形码。每个条形码报告一个sgRNA的效果，分别针对成千上万个复杂的sgRNA池中的一个基因。深度测序告诉你样品中每一种条形码的相对丰度——对于酵母来说，大约是60000——让你快速评估6000个酵母基因中哪一个对启动子有影响，从而对感兴趣的基因表达有影响。对于人类细胞，研究人员可能会插入超过20万个不同的引导rna，多次针对每个基因。
“这真的是我们能够做不同的核心:你有一个不同的引导rna的大图书馆，每一个都将扰乱不同的基因，但它有相同的查询启动子——你正在研究的反应。该查询促进器转录了我们链接到每个指南的随机条形码，”他说。“如果有一种你关心的反应，你在基因组中插入每个不同的基因，看看反应如何变化。”
例如，如果你得到一个比其他条形码丰富10倍的条形码，它会告诉你该查询启动子在该单元格中被开启的强度是其他条形码的10倍。在实际操作中，英格利亚将四种不同的条形码附在每个引导RNA上，作为对结果的四倍检查。
他说:“通过更直接地观察基因表达反应，我们可以捕捉到生理学本身的许多微妙之处，细胞内发生了什么。”
在最新报道的实验中，研究小组询问了酵母中的五个独立基因，杏耀平台总代理包括与新陈代谢、细胞分裂和细胞对压力的反应有关的基因。虽然在对整个基因组进行CRISPRing时同时研究多达100个基因是可能的，但他猜测，
杏耀注册 ，为了方便起见，研究人员一次只能研究4到5个基因。
