注目技術：CRISPRスクリーニング : crisp

- CRISPRスクリーンによって、生物学的プロセスを駆動する分子メカニズムが、より正確かつ詳細に解明されるようになってきた

[出典] Method to Watch "Adaptable CRISPR screening" Tang L. Nat Methods. 2024-12-06. https://doi.org/10.1038/s41592-024-02544-8

　ゲノム編集は、治療への応用だけでなく、細胞培養や組織において1つまたは複数の遺伝子に摂動を与えることにより、遺伝子の機能を調べるツールとしても大きな可能性を秘めている。Cas9のようなCRISPRエフェクターとガイドRNAライブラリーを組み合わせることで、細胞集団における機能喪失型CRISPRスクリーニングが可能になる。さらに、塩基エディターやプライムエディターによって、一塩基の変換や小さな挿入や欠失が可能になり、遺伝子型と表現型を高分解能で結びつけることができる。このツールキットをさらに拡張すると、CRISPR干渉とCRIPSR活性化により、遺伝子発現の標的エピジェネティック調節が可能になる。

　Cas酵素とガイドRNA設計の汎用性は、細胞プロセスにおける遺伝子相互作用とコンビナトリアル効果を解読するための多重摂動を研究者に提供する。しかしながら、編集のしやすさと効率には限界があり、遺伝子変異の一部にしか改変を加えることができないため、編集ツールの改良の必要性が強調されている。

　プール型CRISPRスクリーンはハイスループット能力を提供するが、表現型の変化を捉えるには通常、単一細胞の読み出しに依存する。例えば、Perturb-seqは、CRISPR摂動と単一細胞トランスクリプトーム解析を結びつける方法として広く用いられている。Perturb-seqの派生として、in situシーケンスやFISHなどのイメージングベースの読み出しが組み込まれている。シングルセル・イメージングツールを活用するオプティカル・プール型スクリーンCRaftーID（CRISPR-based microRaft followed by guide RNA IDentification）は空間的表現型の非侵襲的読み出しをさらに強化し、研究者はトランスクリプトーム、タンパク質発現、細胞形態、動的プロセスを時間的・空間的に追跡することができる。

　トランスクリプトームだけでなく、エピゲノムとプロテオームのマルチモダル・プロファイリングECCITE-seq (Expanded CRISPR-compatible CITE) は、摂動が細胞状態にどのように影響するかをより包括的に理解することを可能にする、より多くのデータ層を追加する。マルチオミクスデータセットの統合的解析は、観察された表現型を駆動する遺伝子制御プログラム間の複雑なつながりを解明するのに役立つ。

　CRISPRスクリーニングが数千の摂動にスケールアップするにつれて、コンビナトリアルインデキシング [＊]などのシングルセル技術の進歩により、超並列スクリーニングを実施する能力がさらに拡大することが期待される。

　実験手法の急速な進歩にもかかわらず、このようなハイコンテントスクリーンによって生成された膨大なデータセットから生物学的洞察を学ぶことには課題が残っている。解釈可能なモデルは、遺伝子、遺伝子ネットワーク、あるいは制御プログラムに摂動を与えた場合の影響を理解する上で極めて重要である。

　生物学的発見だけでなく、生成された豊富なデータセットは予測モデルをトレーニングするための貴重なリソースとなり、それによって遺伝的摂動の結果をシリコでシミュレーションし予測する能力を向上させる。

[＊] "Systematic reconstruction of molecular pathway signatures using scalable single-cell perturbation screens" Jiang L [..] Satija R. bioRxiv 2024-01-30 [preprint]