Nature方法：大型单基因敲除人类单倍体细胞库

　　由奥地利科学院和维也纳Haplogen的研究人员领导的一个研究小组，利用一种称之为“基因捕获”( gene trap)的技术构建出了一个人类单倍体细胞库，该细胞库中包括有3000多种细胞系，每个细胞系都具有一种不同的突变基因。这项研究工作发布在8月25日的《自然方法》(Nature Methods)杂志上。

　　渥太华大学教授William Stanford(未参与该研究)说：“我认为这可能是一个相当有趣的资源。我想人们将会欣然接受它。它的作用看起来非常的强大。“

　　利用这些单倍体细胞系可以大大帮助推动基因的功能性研究。由于这些细胞系只含有一个完整染色体组，因此等位基因上的突变效应不会被另一条染色体所掩盖。斯坦福大学教授Jan Carette说：“相比于其他的技术，完全基因敲除(complete knockout)可以获得更强大的表型。”来自奥地利科学院分子医学研究中心(CeMM)的Sebastian Nijman同事们针对称作为KBM7的人类细胞系展开了研究工作。

　　KBM7来源于一名慢性粒细胞白血病患者，将8号染色体排除之外KBM7算是一种单倍体细胞系。尽管这些细胞是单倍体，它们仍然能够执行基本功能维持活力。“一些人认为单倍体细胞是自然细胞类型的畸形物，但实际上在细胞水平上单倍体与生命体极其的相容，”Carette说。为了构建出每种突变，研究人员用偏好于整合到活性转录的基因中的反转录病毒来感染细胞。“结果基因几乎完全被沉默，就像进行了基因敲除，”Nijman说。

　　每个突变株都包含一个GFP标记和一个独特的遗传条形码，由此可以识别克隆混合物。这些克隆另一个特征是它们的突变可以逆转。在“基因陷阱”载体的两侧是loxP序列。向这些细胞中加入Cre重组酶，针对loxP进行切除，研究人员可以除去这一基因捕获，恢复正常的蛋白质生成。

　　为了验证他们的细胞库，Nijman和同事们确定了他们构建出来的一些克隆的特征。例如，一个JAK2基因捕获的克隆，显示STAT1磷酸化降低。“尽管是在意料之中，这是第一次利用完全失活的JAK2基因在人类细胞中证实这一点，”Nijman说。

　　“理论上讲，这样的一个完全覆盖所有表达基因(包括编码基因和非编码基因)的细胞库，为系统地研究几乎所有的细胞过程，如细胞周期控制、代谢、耐药或药物敏感等所需的基因功能及作用提供了一个极好的平台，”新加坡国立大学Yunhan Hong说。到目前为止，该研究小组已经构建出了几千个突变体，可通过与Haplogen和CeMM.合作进行购买。

　　苏黎世分子健康科学研究所Anton Wutz(未参与该研究)说，他认为临床研究人员将会尤其对这些克隆感兴趣。“细胞生物学或许能够生成自己的突变细胞系，但缺少实验室条件、想要检测患者突变的临床医生现在可以索取克隆并进行检测，以确定他们看到的是真正的因果关系，还是只相关却无功能性意义。”

　　但这些克隆也存在一些局限。尤其是，KBM7细胞并不表达所有的基因。“将这种方法扩展到不同器官的单倍体细胞，尤其是单倍体胚胎干细胞，将大大提高有用性，”Hong说。Nijman补充说，他的研究小组还在技术扩大这一细胞库，由于载体的插入是随机的，生成新的突变将会越来越难。将基因捕获技术与转录激活因子样效应物(transcription activator-like effectors ，TALE)和RNA 引导性核酸酶( RNA-guided nucleases，RGNs)等其他技术相结合，有可能帮助研究人员扩展这一细胞库。