単細胞クローニングを行わない等原性哺乳類細胞株の遺伝子スクリーニング

Genetic screens in isogenic mammalian cell lines without single cell cloning.

• Peter C DeWeirdt
• Annabel K Sangree
• Ruth E Hanna
• Kendall R Sanson
• Mudra Hegde
• Christine Strand
• Nicole S Persky
• John G Doench

抄録

単一の遺伝子改変によって異なる細胞株の等原性ペアは、遺伝子機能を理解するための強力なツールである。しかし、このような哺乳類細胞のペアを生成することは、労力と時間がかかり、細胞の種類によっては本質的に不可能である。ここでは、単一細胞のクローニングを回避し、ゲノム全体のCRISPR-Cas9ライブラリを用いてこれらのペアをスクリーニングし、遺伝的相互作用マップを生成するための同種細胞のペアを作成するアプローチを紹介する。抗アポトーシス遺伝子BCL2L1とMCL1、DNA損傷修復遺伝子PARP1を検索し、期待されるものとそうでないものの両方のバッファリングと合成致死的相互作用を同定した。さらに、我々は、急性CRISPRベースのノックアウト、単細胞クローン、および低分子阻害を比較します。我々は、アプローチが主に重複する情報を提供する一方で、違いが現れることを観察し、潜在的な薬物標的を同定し、特徴付けるために遺伝子スクリーニングを採用する際の重要な考慮事項を強調しています。この方法論は、多くの文脈で遺伝子の機能を包括的に研究するために広く役立つと期待される。

Isogenic pairs of cell lines, which differ by a single genetic modification, are powerful tools for understanding gene function. Generating such pairs of mammalian cells, however, is labor-intensive, time-consuming, and, in some cell types, essentially impossible. Here, we present an approach to create isogenic pairs of cells that avoids single cell cloning, and screen these pairs with genome-wide CRISPR-Cas9 libraries to generate genetic interaction maps. We query the anti-apoptotic genes BCL2L1 and MCL1, and the DNA damage repair gene PARP1, identifying both expected and uncharacterized buffering and synthetic lethal interactions. Additionally, we compare acute CRISPR-based knockout, single cell clones, and small-molecule inhibition. We observe that, while the approaches provide largely overlapping information, differences emerge, highlighting an important consideration when employing genetic screens to identify and characterize potential drug targets. We anticipate that this methodology will be broadly useful to comprehensively study gene function across many contexts.