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人类编码基因2W+，自动化技术推动靶标精准筛查
当新的一种病毒袭来时，人类如何快速找到病毒入侵的“敲门砖”（病毒与细胞结合的受体），研发对症药物？人体内大约有2万到2万5千个蛋白质编码基因，哪一个又是研究者苦苦找寻的致病基因呢？
基因编辑筛选技术，让我们能“大海捞针”，对候选基因进行广泛的无差别筛查。
基于CRISPR-Cas9 系统，通过构建sgRNA 文库同时对多个细胞的不同基因进行编辑，辅助以特定的筛选方案，通过 NGS 测序和生信分析的手段，筛选出符合条件的候选基因。
图1：CRISPR-SCREEN 全流程总览
基因编辑筛选因快捷有效，目前在制药实验室逐步成为药物发现和开发的基本工具。实验过程包括生物模型、CRISPR库设计、细胞筛选和检测分析等步骤。
将sgRNA文库进行慢病毒包装，并以较低的病毒感染复数转导至Cas9表达细胞系，确保每个细胞只进入1个病毒，从而实现针对不同sgRNA相对应基因的功能筛选。那我们需要养多少细胞呢？
通常用低于 30% 的MOI（multiplicity of infection，感染复数）来尝试确保一个细胞感染不超过一种 CRISPR 靶向序列。每个靶向序列必须感染至少 500 个细胞，以确保在检测灵敏度范围内获得结果。因此，对于包含 100,000 个靶向序列的 CRISPR 文库，建议至少使用1.67 x 108个细胞。这么多细胞的培养与后续筛选，纯靠人力是非常困难的。
汇像高通量细胞株筛选自动化系统
可实现不同类型细胞自动化培养、自动计数、自动成像等功能。全自动化完成高通量的细胞铺板、细胞培养、汇合度测定、定时补加培养基、目标细胞株的挑取和重排，兼容96、24、6孔细胞培养板，解放人力，快速精准地筛选到目的细胞株。
图2：高通量细胞株自动化筛选
能实现培养基的自动加注及培养基的自动更换 自动成像，可以有效地记录细胞、组织或整个生物体中发现的动态过程
高质量的 sgRNA 文库构建是实验成功的关键因素，所以构建完成后，一定要保证文库通过质检并达到相应的质量标准。NGS质检是基因组编辑分析的金标准，但 NGS 的高耗时是 CRISPR筛选工作的巨大瓶颈。
汇像NGS二代测序和文库构建功能岛
可自动化、流程标准地完成高通量的测序工作，用于检测文库的覆盖度和均一性。覆盖度越接近 100%，均一性越接近 1，则代表文库的质量越高。
图2：汇像NGS二代测序和文库构建功能岛
实验步骤
1 从所选的细胞亚群中提取基因组DNA，DNA模板应足量以保证文库的丰度 2 对sgRNA的靶向区域进行PCR扩增，高通量测序以量化它们的相对丰度 3 根据筛选前后的sgRNA相对丰度变化确定sgRNA是被富集还是消耗，从而确定基因型与表型之间的关系
基因编辑筛选，一次能对多个基因进行基因干扰、敲除或者过表达等操作，然后在细胞层面进行功能表型检测，筛选有明显功能的基因或者突变位点，可有助于我们快速确定病毒攻击人类的靶点，从而加快药物研发的进程。
图3：筛选抵抗新冠病毒感染的基因
在2020年10月，美国的研究团队就曾通过全基因组的CRISPR筛选鉴定出抵抗新冠病毒感染的基因和药物靶标！
随着检测软件、数据图像分析软件的不断优化更新，自动化系统的普及，这个技术会在更多领域得到充分应用。
参考资料：
https://news.bioon.com/article/6780205.html
