基因筛选已极大地改变了我们对生物学过程和疾病机制的理解。近期的技术进步扩大了在筛选之前破坏一种细胞群体中的基因功能的方法：从化学诱变、插入突变到RNA干扰(RNAi)和近期的CRISPR介导的基因组编辑。然而，RNAi和CRISPR介导的基因组编辑经常面临着效率低下和脱靶效应。此外，大多数突变方法并不是可逆的，这是使得人们很难对外表上看似相同的细胞之间经常出现的遗传差异和表观遗传差异进行严格的控制。这些问题能够让基因筛选的可重复性(reproducibility)、解读结果和总体成功复杂化。

        近年来，人们对科学可重复性和严密性的重大担忧不断浮现。安进公司(Amgen)、拜耳公司(Bayer)以及可重复性计划(The Reproducibility Initiative)都无法重复很多引人注目的癌症研究结果。确实，在两个不同的实验室中，对相同的细胞系开展的实验会产生不同的结果并不是罕见的。由于各种原因，这些不一致性就会产生。无论如何，不可复制的结果会浪费金钱、损害科学和科学家的信誉，延缓或取消这方面取得的进展，包括开发有效的疗法。

        为了克服这些问题，来自奥地利、英国、瑞士和德国的研究人员开发出可逆的突变的胚胎干细胞生物库。这种被称作Haplobank的细胞库含有10万多种突变的条件性的小鼠胚胎干细胞系，靶向大约70%的蛋白编码基因组(将近1.7万个基因)。相关研究结果发表在2017年10月5日的Nature期刊上，论文标题为“A reversible haploid mouse embryonic stem cell biobank resource for functional genomics”。论文通信作者为奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)的Ulrich Elling和Josef Penninger。

        Elling解释道，“Haplobank是所有科学家都可利用的，它代表着迄今为止规模最大的突变的半合子胚胎干细胞系库。这种资源克服了克隆变异带来的问题，这是因为突变在干细胞水平和全基因组水平上能够得到修复。”

        作为一种概念验证，这些研究人员开展基因筛选以便发现鼻病毒(导致普通感冒的病毒)感染所需的因子。他们发现鼻病毒需要一种之前未知的宿主细胞因子，即磷脂酶A2G16(PLA2G16)，来杀死细胞。再者，他们证实PLA2G16的一个特定的结构域是感染所必需的，而且可能是一种有吸引力的药物靶标。有趣的是，近期已证实PLA2G16是相关的病毒(包括脊髓灰质炎病毒)成功感染宿主细胞所必需的。

        血管发育所需的新基因

        在另一项概念验证的筛选中，这些研究人员利用胚胎干细胞的多能潜力，让它们产生血管类器官(blood vessel organoids)。血管形成在发育、组织维护和癌症等疾病中发挥着至关重要的作用。他们对Haplobank中代表的候选血管生成基因进行筛选，发现了多种新的影响类器官中的血管生长的因子。重要的是，他们观察到独立的胚胎干细胞克隆株之间存在着较强的差异性，这在比较突变株和它们的得到基因修复的克隆株时凸显了可修复突变的优势。

        Penninger说，“Haplobank能够被用于基因筛选，从而对生物学和健康产生全新的见解。重要的是，鉴于在我们的胚胎干细胞克隆株中能够对基因敲除进行修复，这种资源也能够让人们开展良好控制的、稳健的和可重复的实验。鉴于当前在努力提高科学研究的严密性，我们认为这是一个重要的贡献。”(生物谷 Bioon.com)

        参考资料：

        Ulrich Elling, Reiner A. Wimmer, Andreas Leibbrandt et al.A reversible haploid mouse embryonic stem cell biobank resource for functional genomics. Nature, Published online 27 September 2017, doi:10.1038/nature24027