プール型光学的スクリーニングは、大規模なスケールでの細胞間相互作用、形態、ダイナミクスの研究を可能にしてきたが、高度に複雑化した単一細胞でのトランスクリプトーム読み出しの力を活用し、分子経路の情報を得るまでには至っていない。ブロード研究所にボストン大学が加わった研究チームは今回、イメージング空間トランスクリプトミクスとin situ増幅ガイドRNAの並列光学検出とを組み合わせて、mRNAとCRISPR-CasシステムのgRNAの検出を同時に行うPerturb-FISHと称するアプローチを実装することで、この課題解決に取り組んだ [論文グラフィカルアブストラクト参照]。
Perturb-FISHは、培養単球におけるリポ多糖応答のスクリーニングにおいて、単一細胞RNAシーケンスに基づく摂動効果の読み出し（Perturb-seq）と一致する細胞内効果を回復し、自然免疫応答の細胞間および密度依存的制御を明らかにした。
同様に、3次元異種移植モデルにおいて、Perturb-FISHは遺伝子ノックアウトによって変化する腫瘍と免疫の相互作用の同定を可能にした。
さらに、ヒト人工多能性幹細胞（hIPSC）アストロサイトにおける自閉症スペクトラム障害リスク遺伝子の別個のスクリーニングにおける機能的読み出しと組み合わせることで、Perturb-FISHを介して、共通のカルシウム活性表現型とそれに関連する遺伝的相互作用および調節不全分子経路も同定された。
本研究は、Perturb-FISHが、空間的・機能的生物学の遺伝的・分子的関連を単一細胞解像度で研究に広く適用可能なツールであることを示した。
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[出典] "Simultaneous CRISPR screening and spatial transcriptomics reveal intracellular, intercellular, and functional transcriptional circuits" Binan L [..] Cleary B, Farhi S. Cell 2025-03-12. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.012 [著者所属] Broad Institute of MIT and Harvard (Spatial Technology Platform, Klarman Cell Observatory, Cancer Program, Stanley Center for Psychiatric Research), Massachusetts General Hospital (Krantz Family Center for Cancer Research), Harvard Medical School (Dept Medicine), Boston U (Faculty of Computing and Data Sciences, Dept Biology, Dept Biomedical Engineering, Program in Bioinformatics, Biological Design Center)
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