ROTOR自动化技术：探索“帕金森病”背后的奥秘

磐麦科技

2020/04/26 12:03

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2020年，新型冠状肺炎成为了世界的焦点，这种疾病的传染力和致死率也让世人在原有基础上发展了更为先进的医疗技术。今天我们就来聊聊在新技术之下的世界罕见疾病之一—“帕金森病”的相关研究。

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种相对常见的神经退行性运动障碍，由大脑黑质区产生多巴胺的神经元缺失引起。这种疾病大部分是发散的，但大约有10％的病例表现为家族遗传模式，而这些罕见的病例基本确定是与之相关的基因突变导致的。对这些家族性帕金森氏病基因的功能研究，对深入了解细胞通路有重要意义，即使是发散性帕金森氏病也是如此。更好地理解导致帕金森氏病的途径，将有望找到更有效的治疗方法。

早在年2015年，美国加州斯坦福大学的吉特勒实验室（The Gitler Laboratory）进行了就帕金森病致病原因的相关性研究，在最新的研究报告中使用Singer Instruments的ROTOR通过风险基因VPS35和EIF4G1更好地了解帕金森氏病的根本原因。

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

帕金森病基因VPS35和EIF4G1遗传相互作用并聚合在α-突触核蛋白上

作者：Aaron D. Gitler

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

gitlerlab.googlepages.com

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(14)01081-2

与帕金森氏病有关的两个新基因是EIF4G1和VPS35。EIF4G1编码翻译起始因子，而VPS35是囊泡转运复合物（retromer）的组成部分。EIF4G1和VPS35都在酵母中具有相关基因（人EIF4G1 =酵母TIF4631和TIF632，人VPS35 =酵母VPS35）。由于EIF4G1和VPS35的两个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长良好。我们想定义这些基因的细胞功能，因此我们决定进行筛选，以鉴定可以与Tif4631或Vps35一起删除而导致生长缺陷的基因。

这种类型的筛选称为合成致死筛选（synthetic lethal screen），是鉴定在相似细胞过程中起作用基因的有效方法。它使我们对基因如何与基因组其余部分相互作用有很好的了解，从而为我们提供了可能与帕金森氏病通路有关的线索。

酵母基因组包含大约6,000个基因，其中大约4,850个是非必需的。手动去操作这么多菌株是一项艰巨的任务，几乎是不可能的，而且非常耗时。幸运的是，我们能够利用SINGER公司的菌落高通量筛选工作站ROTOR来筛选。通过该仪器，将4850个非必需单倍体酵母缺失文库与vps35缺失突变体或tif4631缺失突变体交配，产生二倍体细胞。然后，让其减速分裂产生孢子并筛选包含两个缺失涂布的单倍体后代进行出芽生殖。所有这些繁琐的工作都由Singer Instruments ROTOR完成，并做了三次重复实验。然后，我们使用图像分析软件比较菌落的大小，以鉴定与单个突变体相比变小的双突变体。这使我们对VPS35和EIF4G1的功能有了深刻的了解。我们能够获取酵母数据，并在其他线虫和老鼠等模式生物中证实我们的发现。通过使用ROTOR，我们能够在不到两周的时间内进行大规模全基因组筛选，并生成可靠的、具有统计学意义的和可重复的数据。