贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的研究人员表示，现在研究基因在基础生物学和疾病中的作用更容易、更快、更有效。他们开发了一种基于药物的基因平台，使科学家能够在实验室中追踪果蝇的基因操作，而无需对数以千计的果蝇个体进行筛选。

研究人员在《细胞报告》中介绍了这项新技术的基本原理及其应用实例。STAR协议的一篇配套论文展示了如何建立、进行和分析涉及这项技术的实验程序。基因工具和资源，包括质粒库，协助研究人员在他们的实验系统中实施这种新方法，是免费提供的。

“实验室果蝇是一种广泛使用的动物模型研究的功能基因和突变生物过程,在健康和疾病,”第一作者尼克Matinyan博士说,他是一个博士研究生柯恩j.t Venken贝勒在他的实验室工作在这个项目上。他目前是约翰霍普金斯大学医学院的博士后研究员。

为了研究某一特定基因的功能，研究人员首先将其引入数千只果蝇中，然后分别对果蝇进行筛选，以确定哪些果蝇成功地植入了该基因。为了区分携带感兴趣基因的果蝇和没有携带感兴趣基因的果蝇，一种“标签”被添加到基因中。传统上，这种标记是在苍蝇身上很容易观察到的物理特征。这种标签可以确定眼睛的颜色，比如红色，因此研究人员知道，眼睛是红色的苍蝇携带了研究基因。身体颜色，翅膀或身体形状，是其他通常用来标记感兴趣的遗传特征的身体特征。

“多年来，这个过程一直运作良好，但一个主要的缺点是，在显微镜下目视数千只苍蝇，寻找一个特定的物理特征，可能会非常乏味和耗时，”贝勒大学Verna and Marrs Mclean生物化学和分子生物学系的Venken助理教授说，他也是这项研究的共同通讯作者。

“在当前的工作中,我们开发了一个系统的药物标记基因的选择或counter-selection显著改善了筛选过程的研究,”赫尔曼·a·Dierick博士说,分子和人类遗传学和神经科学副教授贝勒和共同通讯作者的工作。

简单的选择与费力的筛选

这项新技术背后的想法是，用另一种基因来标记感兴趣的基因，而不是用一种物理特征来标记，从而使果蝇对特定的药物具有耐药性或敏感性。研究人员现在可以用这种药物在一组果蝇中选择或反选择那些携带感兴趣基因的果蝇，而不是手动筛选身体特征。

使用耐药标签选择携带感兴趣基因的果蝇的实验将涉及，首先，将研究基因和相关的耐药标签引入果蝇，然后将所有的果蝇暴露于已添加到它们食物中的药物。植入了研究基因的果蝇也对这种药物产生了抗药性，并且能够存活下来。

马提尼安说:“这种更简单、更有效的策略节省了大量时间，使研究人员得以提高工作效率。”

其他类型的实验可能受益于使用药物敏感性标签的反选择策略。

“我认为counter-selection对于研究一个基因的科学家将是非常有用的,想让许多修改相同的基因研究,改变其功能,“Venken说,药理学助理教授和化学生物学、丹邓肯L综合癌症中心的一员,McNair学者。“在这种情况下，结合药物敏感性和耐药性标签是值得的，它们的结合可以帮助选择和反选择感兴趣的基因。研究人员可以做出多种基因组合并选择它们，然后在随后的步骤中快速地以极低的成本反选择它们。”

“从时间上看，我估计这种新技术至少比传统方法快10倍，”Dierick说。

Matinyan说:“我们希望这项工作提供了一个框架，以加速从实验室到床边的过渡。”“通过开发工具，使基础研究更容易、更简单、更快，我们可以缩短从了解基础知识到将其作为转化成果实施的时间。”

这里描述的主要论文有一个配套出版物，是如何使用这些标签和药物并将它们应用到特定项目中的技术一步一步的指南。

马蒂尼安说:“该方案包括了如何利用现有设备在研究人员的实验室中应用这一技术的具体细节。”“对于那些有兴趣在另一种动物模型中使用它的人来说，这篇论文提供了一个起点。”

DOI

10.1016 / j.celrep.2021.109700

Multiplexed drug-based selection and counterselection genetic manipulations in Drosophila