Cell：首份人类细胞的遗传相互作用图谱发布

　　

基因如何决定我们的外貌和疾病易感性？这个问题是生物医学研究的核心。如今，我们能够对人类基因组进行测序以鉴定这些基因。然而，基因是在复杂的网络中发挥作用的。

近日，多伦多大学、多伦多病童医院和明尼苏达大学等机构的研究人员通过分析400万对基因，绘制了人类细胞系HAP1的遗传相互作用图谱。

这份图谱于4月27日发表在《Cell》杂志上，为系统性探索基因功能及其相互作用提供了一种策略。

基因组中的大多数基因即使被敲除，也不会对细胞造成任何影响，这一观察结果似乎与我们对进化的理解不符。

一种解释是，这些基因之所以可有可无，是因为有另一个基因会接管它们的功能。在这种情况下，只有当两个基因同时缺失时，才会对生物体产生可观察到的影响。这种所谓的基因间关系被称为遗传相互作用（GI）。

在早期研究中，研究人员在模式生物酵母中敲除了几乎所有可能的基因对，证实了GI假说。随着CRISPR-Cas9基因编辑工具的问世，在人类基因组中开展类似的研究也成为可能。

如今，科学家们已确定了一组人类细胞系增殖时必不可少的基因，以及支持特定癌细胞系生长的选择性必需基因。例如，癌症依赖性图谱（DepMap）系统鉴定了癌细胞特有的遗传脆弱性。

在这项最新研究中，多国科学家组成的研究团队建立了一个基因编辑平台，旨在以前所未有的规模探究人类单倍体细胞系HAP1中的基因对。

他们还开发出一种算法，在所检测的400万对基因中鉴定出88,933个基因间相互作用。这些相互作用让基因形成分层模块，对应于蛋白质复合物、信号通路、生物过程及细胞区室。它们既反映了在酵母中观察到的原理，也凸显了人类细胞的功能架构。

共同第一作者、明尼苏达大学的Maximilian Billmann表示：“这表明，那些在人类基因组中看似可有可无的基因，实际上是进化过程中构建的更为复杂的调控系统的一部分，该系统旨在增强细胞的稳健性。

“我们相信，这份图谱还包含更多的基因间关系，可用来对抗人类疾病。事实上，遗传相互作用图谱让我们也能预测一些未知基因的功能，” 他谈道。

这份人类遗传相互作用的草图仅覆盖了约2.5%的基因对。若要全面了解人类基因组，仍有许多基因对需要研究。

“然而，我们不能简单地测量所有基因对。相反，我们必须借鉴遗传相互作用草图的原理，并预测最有潜力的相互作用，” Billmann说，他正在为此开发计算机辅助算法。

“人工智能已经改变了许多学科。然而，迄今为止，由于缺乏数据，对人类基因组的功能解读仍然受到限制。我们迫切希望看到，近十年前开始收集的数据将如何填补这一空白。”