单细胞测序的多维革命
随着CRISPR技术和单细胞测序的飞速发展，科学家们得以窥探细胞内部复杂的分子机制。然而，大多数单细胞CRISPR筛选方法仅聚焦于单一层面——基因表达或染色质开放状态，无法同时捕捉两者的动态变化。这种局限性阻碍了科学家全面解析细胞表型变化背后的分子机制。
纽约大学Rachel E. Yan领衔的团队近期在《Nature Biotechnology》发表了一项具有突破意义的研究——“Pooled CRISPR screens with joint single-nucleus chromatin accessibility and transcriptome profiling”。他们开发的MultiPerturb-seq平台，不仅能够高通量分析染色质可及性和基因表达，还将gRNA捕获整合至同一系统中，为揭示复杂疾病的分子调控机制提供了全新的工具。
方法创新：整合三模态的CRISPR筛选
MultiPerturb-seq突破了传统单模态分析的局限性，将单核染色质开放性（ATAC-seq）、转录组（RNA-seq）以及gRNA捕获结合起来，通过组合索引技术和微滴流体学实现了大规模单细胞数据的生成。这种方法显著提高了筛选效率并降低了实验成本——一次实验即可处理10万细胞，比现有技术快十倍以上。
在操作流程中，研究者将目标基因的gRNA引入细胞，通过标记染色质开放区域和转录组的条形码实现细胞级别的追踪。这种多模态数据不仅能够直观展示基因编辑对染色质状态和基因表达的联合作用，还能有效降低技术噪声和生物偏差，为筛选提供了更精确的结果。
应用实例：破解儿童中枢神经系统癌症
研究团队将MultiPerturb-seq应用于一种罕见的儿童中枢神经系统癌症——非典型畸胎瘤/横纹肌瘤（AT/RT）。AT/RT的关键驱动因素是染色质重塑复合体SWI/SNF核心亚基SMARCB1的双等位基因丢失，导致细胞无法完成分化而维持增殖状态。尽管现有治疗方案如高剂量放疗和化疗已尽力延长患者生存期，但AT/RT的中位生存期仅为4年。
通过筛选100种以上的表观遗传调控因子，研究者发现ZNHIT1的敲低显著改善了AT/RT细胞的染色质状态，并促进了神经元分化基因的表达。这一发现暗示ZNHIT1或许是潜在的癌症重编程疗法靶点。
解读：多维视角下的发现
1. 染色质与基因表达的联动分析
研究表明，染色质开放性与基因表达之间并非总是线性相关。例如，敲低BAF复合体成员虽然能重塑染色质状态，但不足以推动细胞完全分化。而ZNHIT1敲低则兼具染色质和转录组的双重分化效果。
2. ZNHIT1的表观调控功能
ZNHIT1属于SRCAP复合体，主要通过调控H2A.Z组蛋白变体的整合来影响染色质构象。敲低ZNHIT1后，H2A.Z结合峰显著减少，特别是在神经分化相关基因附近，这一变化可能是其促进分化的重要机制。
3. 细胞周期阻滞与分化推进
进一步分析表明，ZNHIT1敲低导致S期基因表达下降，并显著减少细胞在S期的比例。这种细胞周期阻滞与神经分化标志物的表达升高相一致，表明ZNHIT1抑制可能通过多途径作用于AT/RT细胞。
展望：技术与临床的双重突破
MultiPerturb-seq不仅提供了全新的多模态筛选工具，还首次在AT/RT中揭示了ZNHIT1作为潜在靶点的可能性。这项技术未来可进一步结合蛋白捕获及更多CRISPR工具，扩大应用范围，为其他疑难疾病的机制研究和药物开发提供思路。同时，ZNHIT1与H2A.Z在癌症表观遗传学中的作用也值得深入探索，为重编程疗法注入新希望。
从技术到临床，MultiPerturb-seq及其应用标志着多维基因操作的一个全新里程碑，而AT/RT的治疗未来或许因这项研究的突破性发现而更加可期。
