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Nature新聞:重新定義siRNA篩選

日期:2012-06-04 08:36:17

生長在培養(yǎng)皿中的細(xì)胞并不是一個統(tǒng)一的體系,存在隨機(jī)的,對外部信號作出反應(yīng)的變化。外部變化的來源之一就是細(xì)胞的微環(huán)境,正如瑞士蘇黎世大學(xué)的 Lucas Pelkmans, Berend Snijder和他們的同事之前所發(fā)現(xiàn)的,微環(huán)境特征,比如細(xì)胞濃度——即所謂的“群體環(huán)境效應(yīng)”(population context effects),對生物進(jìn)程會造成極大的影響。

 

這樣的群體效應(yīng)也會影響研究干擾的結(jié)果,比如RNAi基因沉默。近期來自瑞士蘇黎世大學(xué)等處的這一研究小組又再次發(fā)表文章:“Single-cell analysis of population context advances RNAi screening at multiple levels”,系統(tǒng)分析了細(xì)胞中群體效應(yīng)對siRNA造成的影響,并介紹了了解并針對這些效應(yīng)的方法。

 

研究人員首先從兩組siRNA篩選圖像數(shù)據(jù)入手:34個小規(guī)模siRNA篩選(大約50個基因),以及7個大規(guī)模siRNA篩選(大約7000個基因),這些siRNA篩選主要用于檢測四種不同的HeLancet細(xì)胞株受到十七種病毒的感染情況。

 

與之前研究的結(jié)果一致,研究人員發(fā)現(xiàn)群體效應(yīng)會影響病毒感染的水平,并且他們還發(fā)現(xiàn)這種關(guān)聯(lián)存在一種模型,能預(yù)測到siRNA治療后,大部分的被測病毒感染水平。這說明分析篩選中的某些表型實(shí)際上是來自細(xì)胞中siRNA的間接影響。

 

“簡而言之”,Pelkmans解釋道,“如果你發(fā)現(xiàn)一個病毒喜歡感染非常密集生長的細(xì)胞,那么當(dāng)你沉默一個會減少細(xì)胞生長的基因的時候,就會在細(xì)胞密度小的群體,得到正確的感染狀態(tài),這個模型就能預(yù)測到這一點(diǎn)”,Pelkmans強(qiáng)調(diào)說,但是這種群體效應(yīng)很復(fù)雜,不能只通過細(xì)胞數(shù)量來進(jìn)行預(yù)測。

 

對于這一模型無法完全解釋表型的siRNA治療情況,siRNA會通過直接細(xì)胞效應(yīng),擾亂病毒感染,根據(jù)這一推論,Pelkmans和他的同事利用他們的模型,區(qū)分了直接與間接影響表型的siRNAs,而且他們還利用Bayesian模型,分析了引發(fā)觀察到的表型變化的因果關(guān)聯(lián)。

 

這樣將對siRNA篩選結(jié)果產(chǎn)生直接和間接的影響區(qū)分開來,有什么作用呢?最顯著的作用,就是無論是小規(guī)模,還是大規(guī)模病毒感染篩選,如果將間接群體效應(yīng)的影響去除,那么排在前列的基因就會發(fā)生大幅變化。比如SV40病毒感染,如果去除間接影響siRNAs的因素,那么就會影響病毒侵入的基因種類。

 

糾正間接siRNA效應(yīng)還能促進(jìn)不同細(xì)胞系篩選之間的重疊,甚至在某些情況下,是不同實(shí)驗(yàn)室之間出現(xiàn)的重疊。這種改進(jìn)還能在病毒感染之外,指出篩選檢測的幾種生物特性:細(xì)胞器豐度,細(xì)胞大小,或者細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平。去除間接效應(yīng),也能增加靶向同一基因的多重siRNAs獲得表型的一致性。

 

但是PelkmansSnijder emphasize也強(qiáng)調(diào)道,這種改進(jìn)的主要影響是篩選結(jié)果,以及某個特定篩選的排列變化,“這樣做產(chǎn)生的結(jié)果主要基于基因組的不同”,Pelkmans說,“而且據(jù)我們所知,這也著重于細(xì)胞生物生物學(xué)的直接調(diào)控因子。”

 

考慮到細(xì)胞異質(zhì)性是廣泛存在一種現(xiàn)象,間接影響的更正將能改善幾種類型圖像篩選的數(shù)據(jù)質(zhì)量,Pelkmans建議其他進(jìn)行siRNA篩選的研究人員,應(yīng)該考慮到其研究中群體效應(yīng)的影響。如果是這樣,那么這項(xiàng)研究中指出的方法就能幫助他們重新制定結(jié)果基因列表,從而能把更多努力放在那些最感興趣的基因上。

 

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