将RNA干涉(RNAi)与自动高通量筛选相结合的应用前景广阔,但首次对动物基因交互作用进行大规模系统测试的研究表明,手工方法仍比精密自动化筛选具有更多优势。
许多疾病源于多基因突变,但目前可用于解释复杂生物体内不同表型遗传交互作用的活体数据很少,主要原因是与酵母和细菌相比,对动物进行遗传操作较为困难。然而,RNAi技术使得对动物进行大规模基因筛选成为可能。
RNAi能够减少特定基因的表达,从而用于培育假基因剔除动物,这些动物虽保留目的基因,但表现出类似真正基因剔除动物的表型。关键在于将小干扰RNA有效递送至动物体内,并快速筛选表型——线虫完全符合这两个标准。
Andrew Fraser在Julie Ahringer实验室工作时,成为使用RNAi进行线虫筛选的专家。其最新发表的工作中,这些技术被用于系统测试约6.5万对基因的交互作用。尽管规模庞大,但并未采用复杂自动化技术,而是主要用96孔液体网格替代琼脂平板,将含干扰RNA的细菌喂给线虫。Fraser表示:“我倾向于在寻找高端技术前先使用低端技术,验证这些筛选能否提供具有明确生物学意义的数据。”
活体筛选自动化远比细胞系筛选困难。Fraser指出:“活体的问题是,直到你看到数据,你才确信该寻找什么。你可能会错过许多奇怪的表型,因为未提前告诉机器如何计算它们——教会机器发现意外之物很困难,而人眼几乎不会错过。”
手工试验不仅能检测自动化可能遗漏的表型,还能加快速度,因为人眼只需一瞥即可识别野生表型,而计算机需先获取图像再分析。Fraser评论:“手工方法速度惊人,我们尚无自动化方法能接近。”
Fraser团队利用低端技术,从约6.5万对测试基因中鉴定出349种基因交互作用,表明成对基因重组导致无活性表型的概率是单基因突变的数倍。这仅考虑了最高可信度的结果。
为寻找更弱的基因交互作用,Fraser正构建自动化图像分析系统。他解释:“现在我们有了测试装置,知道筛选工作如何、带来什么、是否值得做。”但他补充,即使自动化方法效果良好,仍可能先进行快速手动筛选作为第一步,再用自动化方法进行定量重复试验。
在投入时间和精力于效果不确定的自动化方法前,进行手工试验是否合适?这一问题值得研究人员在开展高通量筛选前认真思考。