动态遗传条形码设计与多组学谱系信息整合2026-11-13 08:57:45
随着记录规模扩大，CRISPR条形码的设计重点也由增加可区分的编辑组合，进一步拓展至提高编辑结果的可控性和延长有效记录时间。例如，PEtracer利用先导编辑在多个记录位点写入预定义序列标记，并通过调节编辑动力学使谱系信息在不同时间尺度上持续积累，实现了小鼠肿瘤模型中的体内谱系重建。这表明，CRISPR条形码的规模化不仅取决于记录位点数量和编辑状态的多样性，还取决于编辑过程能否与所研究生物学过程的时间尺度相匹配，但更高的记录容量并不必然转化为更多有效的谱系信息。对于依赖Cas9双链断裂和插入/缺失形成的演化型条形码，编辑活性、条形码长度及插入/缺失模式均可能会影响谱系重建准确性，早期发生的大片段缺失还可能造成既有谱系信息丢失。因此，体内CRISPR条形码的设计需要综合考虑条形码多样性、编辑速率、记录持续时间和信息保留。随着编辑结果和记录过程逐渐可控，CRISPR条形码有望由高容量克隆标记进一步发展为能够解析复杂细胞历史的动态遗传记录体系。遗传条形码与单细胞转录组的结合能够同时获得谱系身份和细胞状态，但转录状态主要反映特定时间点的基因表达特征，未必能够充分揭示影响后续命运的调控基础。将谱系信息进一步与染色质可及性等表观组学信息整合，可在单细胞或克隆层面关联细胞来源、转录状态和调控状态，从而分析早期分子状态与后续细胞命运之间的关系，以及某些命运倾向是否在表型形成前已经存在。
GALILEO和CellTag-multi体现了谱系信息与转录组、染色质可及性联合分析的价值。GALILEO将遗传条形码与单细胞Multiome测序结合，在同一细胞核中同步获取克隆身份、基因表达和染色质可及性信息。在三阴性乳腺癌模型中，具有肿瘤起始能力的克隆在基线时表现出2种不同的转录状态，却共享特征性的染色质可及性状态，提示仅依据转录表型可能难以完整识别与克隆后续行为相关的调控基础。CellTag-multi则使遗传条形码能够在单细胞转录组测序和单细胞转座酶可及染色质测序中被捕获，并利用共同的克隆身份关联转录组与染色质状态。
出自《细胞示踪技术的研究进展与展望》作者王佳佳，千亿，李文昊。
上一篇： 重组酶条形码与动态遗传谱系记录的发展
下一篇： 多组学与空间信息拓展细胞谱系示踪维度
