全基因组尺度的增强子--靶基因映射图谱解码非编码突变

Genome-wide enhancer maps link risk variants to disease genes

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前言

今天分享的是今年4月发表在nature的一篇文章。这篇文章是麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的Eric S.Lander与斯坦福大学遗传学系的Jesse M. Engreitz合作取得最新进展。

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1.Overview of approach

该研究创建了开发了一种名为ABC模型（activity-by-contact）的新模型绘制出了131种人类细胞类型和组织中超过600万个增强子-基因图谱，阐明了疾病变体的功能；并揭示了炎症性肠病IBD的新基因和新途径，揭示了577个通过不同细胞类型的作用控制不同性状的基因，并确定了PPIF增强子在调节巨噬细胞线粒体功能中的作用，使用CRISPR扰动在几种细胞类型中进行了验证。

文章有两个亮点：

1、涉及72种疾病和复杂特征，利用ABC模型将5,036个GWAS信号与2,249个独特基因相关联，其中包括577个基因类，最终在131种人类细胞类型和组织中创建了增强子-基因图，并用于解释GWAS变体的功能；
2、针对炎症性肠病（IBD），已通过该图谱揭示了基因组调控的原理，即确认了包含IBD风险变体并调节PPIF的表达改变巨噬细胞中线粒体的膜电位的增强子 。

2.Enhancer-gene connections

  预测enhancer和gene的connection十分复杂，connection具有cell type的特异性，并且connection的方向和距离都不相同，还存在一对多的情况，将疾病变体的影响考虑进去，更是增加了预测的难度。

3.CRISPRi-FlowFISH

  研究人员提出了一种实验方法CRISPRi-FlowFISH，该方法的关键在于基于目标基因的表达并且通过CRISPRi和荧光原位杂交技术(FISH)来测量候选增强子功能。CRISPRi-FlowFISH结合了CRISPRi(一种基因干扰技术)和FISH（荧光原位杂交技术，一种基因染色技术），通过干扰目标基因附近的候选增强子核苷酸序列，并量化这些序列对目标基因的影响。其主要原理是gRNA可以引导KRAB-dCas9与特定核苷酸序列结合，抑制该序列表达。通过这种方法，可以得到enhancer和gene之间的link（红色的线），并且得到peaks和组蛋白H3K27ac的值，这些