ROTOR自動(dòng)化技術(shù)——探索“帕金森病”背后的奧秘

2020年，疫情成為了世界的焦點(diǎn)，這種疾病的傳染力和致死率也讓世人在原有基礎(chǔ)上發(fā)展了更為先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)。今天我們就來聊聊在新技術(shù)之下的世界罕見疾病之一—“帕金森病”的相關(guān)研究。

帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是一種相對(duì)常見的神經(jīng)退行性運(yùn)動(dòng)障礙，由大腦黑質(zhì)區(qū)產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元缺失引起。這種疾病大部分是發(fā)散的，但大約有10％的病例表現(xiàn)為家族遺傳模式，而這些罕見的病例基本確定是與之相關(guān)的基因突變導(dǎo)致的。對(duì)這些家族性帕金森氏病基因的功能研究，對(duì)深入了解細(xì)胞通路有重要意義，即使是發(fā)散性帕金森氏病也是如此。更好地理解導(dǎo)致帕金森氏病的途徑，將有望找到更有效的治療方法。

早在年2015年，美國加州斯坦福大學(xué)的吉特勒實(shí)驗(yàn)室（The Gitler Laboratory）進(jìn)行了就帕金森病致病原因的相關(guān)性研究，在新的研究報(bào)告中使用Singer Instruments的ROTOR通過風(fēng)險(xiǎn)基因VPS35和EIF4G1更好地了解帕金森氏病的根本原因。

主題：Parkinson’s Disease Genes VPS35 and EIF4G1 Interact Genetically and Converge on α-Synuclein

帕金森病基因VPS35和EIF4G1遺傳相互作用并聚合在α-突觸核蛋白上

作者：Aaron D. Gitler

來源：The Gitler Laboratory, Stanford University,CA, USA

與帕金森氏病有關(guān)的兩個(gè)新基因是EIF4G1和VPS35。EIF4G1編碼翻譯起始因子，而VPS35是囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物（retromer）的組成部分。EIF4G1和VPS35都在酵母中具有相關(guān)基因（人EIF4G1 =酵母TIF4631和TIF632，人VPS35 =酵母VPS35）。由于EIF4G1和VPS35的兩個(gè)酵母同源基因都是非必需基因，因此缺失了其中任一者的酵母菌株都可以正常存活并生長良好。我們想定義這些基因的細(xì)胞功能，因此我們決定進(jìn)行篩選，以鑒定可以與Tif4631或Vps35一起刪除而導(dǎo)致生長缺陷的基因。

這種類型的篩選稱為合成致死篩選（synthetic lethal screen），是鑒定在相似細(xì)胞過程中起作用基因的有效方法。它使我們對(duì)基因如何與基因組其余部分相互作用有很好的了解，從而為我們提供了可能與帕金森氏病通路有關(guān)的線索。

酵母基因組包含大約6,000個(gè)基因，其中大約4,850個(gè)是非必需的。手動(dòng)去操作這么多菌株是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，幾乎是不可能的，而且非常耗時(shí)。幸運(yùn)的是，我們能夠利用SINGER公司的菌落高通量篩選工作站ROTOR來篩選。通過該儀器，將4850個(gè)非必需單倍體酵母缺失文庫與vps35缺失突變體或tif4631缺失突變體交配，產(chǎn)生二倍體細(xì)胞。然后，讓其減速分裂產(chǎn)生孢子并篩選包含兩個(gè)缺失涂布的單倍體后代進(jìn)行出芽生殖。所有這些繁瑣的工作都由Singer Instruments ROTOR完成，并做了三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。然后，我們使用圖像分析軟件比較菌落的大小，以鑒定與單個(gè)突變體相比變小的雙突變體。這使我們對(duì)VPS35和EIF4G1的功能有了深刻的了解。我們能夠獲取酵母數(shù)據(jù)，并在其他線蟲和老鼠等模式生物中證實(shí)我們的發(fā)現(xiàn)。通過使用ROTOR，我們能夠在不到兩周的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模全基因組篩選，并生成可靠的、具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的和可重復(fù)的數(shù)據(jù)。