[出典] "Exploring genetic interaction manifolds constructed from rich single-cell phenotypes" Norman TM, Horlbeck MA [..] Gilbert LA, Weissman JS. Science. 2019-08-08. bioRxiv 2019-04-07

背景
  • 多細胞生物を構成する細胞の多様性は、遺伝子の多さにではなく驚くほど少数の遺伝子の発現の組み合わせ (以下、遺伝子の協働)に由来する。遺伝子の協働がもたらすフェノタイプの特定は、遺伝子間相互作用 (genetic interactions: GIs)を定量的に測ることで実現する。GIの定量化は原理的には、一組の遺伝子AとBのそれぞれへの変異導入 (以下、perturbation)がもたらすフェノタイプと、ABの双方のperturbationがもたらすフェノタイムの比較に基づいて達成できる。しかし、ヒト細胞内で転写される~10,000種類の遺伝子のGIs定量化には、~5,000万組の二重変異体を作出し、その作用を迅速に判定することになり、簡単ではない。また、細胞集団バルクでの測定は、細胞間で変動するGIsの平均像しか捉えることができない。
  • UCSFのJ. S. Weissmanらは、2016年にCRISPR-Cas9により遺伝子にperturbationを加え、その作用をscRNAseqで見ていくPerturb-seqを開発し、何十万もの細胞集団を対象として、1遺伝子または複数遺伝子のperturbationが個々の細胞の遺伝子発現プロファイルに及ぼす作用の評価を可能としていた。(Cell, 2016; crisp_bio 2018/12/24と2016/12/19参照)。
概要
  • J. S. Weissmanらは今回、Perturb-seqから得られる多くの1遺伝子または1対の遺伝子ペアのperturbationに対応する各細胞のフェノタイプを点として多次元空間にプロットすることを繰り返していくことで多次元空間に点の集合としての表面が立ち現れてくる(原論文 Fig.1 A CRISPRa fitness-level genetic interaction (GI) map参照)。これは数学でいう多様体 (manifold)に相当し、研究グループはこのGI manifoldに基づいてGIsとフェノタイプの相関関係を探る手法を開発した。
[*] crisp_bio記事