分子生物学、遗传学和基因组学正经历一个关键的时刻——当是此时，知识和技术的汇集使编辑细胞和生物体中的特定碱基在技术上成为可能。规律成簇的间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats, CRISPR)基因组编辑技术的出现，加上计算能力的进步，开启了一个新时代，我们不仅可以根据个人遗传诊断人类疾病，甚至可以预测个体的易感性。

在过去的十年中，科学家利用CRISPR技术作为一种易于适应的工具，来探索生物功能、分析遗传相互作用，并为防治人类疾病和改造作物提供策略。十年来，CRISPR工具箱及其应用深刻地改变了基础和应用生物学研究。就像CRISPR基因组编辑出现时一样，科学家的好奇心和造福社会的愿望将推动CRISPR技术未来十年走向新的场景。

@https://www.science.org/doi/10.1126/science.add8643

 

CRISPR screens用于功能基因筛选。CRISPR-Cas9编辑将遗传扰动引入细胞模型，该模型受到选择分析，随后读取以评估扰动的影响。单细胞CRISPR screens使哺乳动物基因功能和遗传调控网络的探索成为可能。CRISPR-Cas9分子工具已经开始从根本上改变了真核基因组和表观基因组的分析方法。表观遗传学的领域正在从相关性（即在不同实验中使用一种将表观遗传学修饰与基因转录状态相关联的方法）转变为可以通过直接操作基因来直接推断基因的表观遗传学和转录状态之间的因果关系。

@High-content CRISPR screening

 

单细胞CRISPR screens将单细胞转录组测序(scRNA-seq)与CRISPR干扰文库结合，用sgRNAs库转导细胞获得细胞库，再进行单细胞转录组测序，以将细胞表型和扰动基因关联起来。可以用于探索哺乳动物的基因功能和遗传调控网络，有助于我们探索大规模筛选基因调控和其它复杂的生物机制。

基于灵活开放的微流控系统，新格元单细胞家族已经可以一站式完成单细胞转录组、单细胞免疫组、单细胞糖基化、单细胞表面蛋白、单细胞动态转录组以及单细胞靶向测序。单细胞CRISPR screens解决方案是新格元单细胞系统的又一次拓展，通过巧妙的磁珠定制和核酸环化设计可以高效实现单细胞水平的CRISPR screens。

整个实验过程有CRISPR library构建与单细胞文库构建两个主要过程，其中CRISPR library的构建部分研究者可以根据研究目的来选择不同的sgRNA文库，并构建细胞模型。在完成的定制化设计之后，单细胞测序部分可以在新格元平台上快速实现。

CRISPR screens可以通过对肿瘤抑制基因和癌基因的改变，来激活替代信号通路诱导对靶向治疗的抗性，以揭示新的癌症驱动因素。以非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer (NSCLC) for developme)为例，CRISPR-Cas编辑可用于开发的初始阶段，在此阶段，可以快速设计出具有所需突变的细胞系，并筛查其是否有正在开发的药物，或者使用向导RNA(sgRNA)筛选细胞系，以发现新靶点。

@CRISPR-Cas deployment in non-small cell lung cancer for target screening, validations, and discoveries

 

CRISPR工具箱与单细胞分辨率的测序技术相结合，可以实现海量生物信息的基因筛查。将CRISPR筛选与单细胞测序相结合，为我们带来探索基因功能和遗传调控网络的新方法。单细胞CRISPR screens可以在以下几个方面拓展我们对生命科学的基础与应用领域：

海量CRISPR扰动事件 

链接CRISPR编辑与细胞类型

细胞治疗(CART)靶点识别与优化

关联GWAS和QTL研究中确定的目标基因

药物靶点筛查辅助研究药理与耐药机制

High-content CRISPR screening. Nat Rev Methods Primers 2, 9 (2022). https://doi.org/10.1038/s43586-022-00098-7
Sreedurgalakshmi, K., Srikar, R. & Rajkumari, R. CRISPR-Cas deployment in non-small cell lung cancer for target screening, validations, and discoveries. Cancer Gene Ther 28, 566–580 (2021). https://doi.org/10.1038/s41417-020-00256-7
Shi, H., Doench, J.G. & Chi, H. CRISPR screens for functional interrogation of immunity. Nat Rev Immunol 23, 363–380 (2023). https://doi.org/10.1038/s41577-022-00802-4
Liu Z, Shi M, Ren Y, Xu H, Weng S, Ning W, Ge X, Liu L, Guo C, Duo M, Li L, Li J, Han X. Recent advances and applications of CRISPR-Cas9 in cancer immunotherapy. Mol Cancer. 2023 Feb 16;22(1):35. doi: 10.1186/s12943-023-01738-6. PMID: 36797756; PMCID: PMC9933290.