随着科技的不断进步，NGS技术已经成为科学家研究癌症等复杂人类疾病突变模型的重要工具。然而，尽管候选疾病基因的识别率大幅上升，但它们的功能仍然笼罩在神秘的面纱之下，亟待全面揭示，以便更好地服务于患者护理。在这一背景下，单倍体人类细胞模型，尤其是HAP1细胞系，正逐渐崭露头角。由于它们只包含一个拷贝基因组，因此能够展现遗传变异的隐性表型，为研究功能基因提供了有力的工具。

     近年来，单倍体HAP1细胞系已成为功能遗传学研究中最受欢迎的细胞系模型之一。由于HAP1快速的增殖特点，加之其仅需修饰一个等位基因即可表达所需表型，使得该细胞系成为功能遗传学的十分有价值的工具。近日，一篇综述文章深入探讨了使用CRISPR-Cas9系统在HAP1细胞系模型上研究功能遗传学中的最新应用。通过使用HAP1细胞系和CRISPR-Cas9技术，科学家们能够轻松有效地研究通过NGS技术鉴定的具有未知意义的基因功能。这一技术的优势在于，它能够快速、准确地揭示人类单核苷酸遗传变异的功能解释，从而为我们理解复杂疾病的发病机理提供新的视角。

     在过去二十载中， DNA测序技术的飞速发展和完善为我们打开了一扇全新的窗口，使我们能够更深入地探索人类基因组的奥秘以及人类疾病的遗传根源。随着对大量全基因组进行低成本、高通量测序的需求持续增长，以及功能强大的生物信息学工具的不断涌现，第二代测序技术（NGS，next-generation sequencing）已成为推动转化医学发展的关键引擎。全球科学家的共同努力让人类基因组的完整测序成为可能。现在，我们能够绘制出任何感兴趣的序列，并精确鉴定基因组特定区域内的多态性变异。外显子组和全基因组高通量测序的常规应用为我们提供了丰富信息，揭示了基因如何工作并创造出多样的表型谱。NGS不仅加深了我们对基因功能的理解，还揭示了基因与疾病之间的复杂联系。这种精确的DNA测序过程在揭示许多临床孟德尔疾病的成因方面取得了显著成功，其中突变效应占据主导地位，使得表型变化与基因组变化之间的关联变得清晰可见。然而，面对由多个基因突变共同作用的复杂疾病无疑增加了其中某个基因变化对疾病影响的难度。

1. 二代测序技术和基因组工程的发展

     随着大规模平行测序技术的飞速进步，我们已经能够识别出与复杂人类疾病（如癌症）相关的数十万种新的单核苷酸多态性（SNP）。尽管NGS技术展现出无可否认的力量，但其数据的分析与解释仍面临挑战。目前，已鉴定的遗传变异大多基于其在一般人群中的稀有性以及计算机预测工具的结果进行选择。然而，随着NGS平台生成的海量序列数据，人们越来越需要评估每个变异的功能影响，以明确地将突变与疾病的易感性、发展或进展联系起来。基因编辑的不精确性一直是阻碍我们获得新生物学见解并开发新疾病防治策略的主要障碍。在这一背景下，新型易于操作的人类细胞模型的出现为高通量基因组编辑提供了可能，成为揭示SNP功能后果及其在人类疾病中作用的关键。核酸酶辅助的基因编辑技术已突破这一局限，使我们能够编辑任何所需的基因组位点。目前，基因编辑的核心技术包括成簇的规则间隔短回文重复序列（CRISPR）-CRISPR相关蛋白9（Cas9）（CRISPR-Cas9）、转录激活因子样效应核酸酶（TALEN）、锌指核酸酶（ZFN）和巨核酸酶（MegNs）。这些技术的应用将为我们解锁更多关于人类基因和疾病的秘密，为未来的医学研究和治疗策略提供有力支持。

2. CRISPR-Cas系统：基因组工程领域的革命性技术

     CRISPR-Cas系统，作为基因组工程领域的突破性方法，源自古老而适应性极强的细菌免疫系统。它通过RNA-DNA杂交来精确识别DNA序列。这一复合体由向导RNA（gRNA）和Cas蛋白核酸酶组成 ，其中gRNA与靶DNA完美互补。多种Cas蛋白类别已被发现，但目前最常用的是源自化脓性链球菌的II型核酸酶Cas9。一旦DNA被识别和结合，Cas9核酸酶的结构域将被激活，导致DNA双链断裂（DSBs，DNA double-strand breaks）。这一断裂触发了内源性细胞DNA修复机制。基因组编辑正是通过修复这些DSBs来实现的。断裂的DNA可以通过两种主要途径进行修复：非同源末端连接（NHEJ，non-homologous end-joining）或同源定向修复（HDR，homology-directed repair）。这两种途径分别能够引入特定的点突变或插入所需的序列。因此，根据所触发的DNA修复途径，CRISPR-Cas9系统可用于基因敲除（KO，knock-outs）或基因敲入（KI，knock-ins），为基因编辑提供了前所未有的精确性和灵活性。

2.1 CRISPR-Cas9系统的持续革新与优化，推动基因编辑迈向新高度

     自问世以来，CRISPR-Cas9系统经历了诸多改进，显著提升了基因编辑的精确性和效率。凭借其无与伦比的灵活性，该系统已成为功能基因组编辑的首选技术，并被广泛应用于从动物到植物的各种生物体。随着CRISPR-Cas9技术在各领域的广泛应用，它也在不断发展与优化。尽管工程核酸酶领域面临诸多挑战，但一个普遍存在的问题是脱靶效应的风险，即非靶标位点的意外变化，这源于gRNA并非完美互补性结合DNA序列。为了克服这一挑战，当前的研究聚焦于改进gRNA工程、RNA复合物和向导选择。通过优化gRNA的空间构象及其与靶DNA的杂交能力，同时结合改进的工程化Cas9，可以显著提高靶向活性和特异性。此外，专门的在线工具可帮助自动设计适应特定靶标DNA序列的最佳gRNA，并根据ON和OFF靶标分数评估指南的有效性。

2.2 CRISPR-Cas9介导的基因敲入：精准编辑的新篇章

     除了基因敲除外，CRISPR-Cas9技术还为我们提供了一种更为精确的编辑形式——基因敲入（KI）。这一过程依赖于同源定向修复（HDR），其中细胞利用带有所需遗传变化的DNA模板来修复双链断裂（DSB）。为了确保精准性，这个DNA模板必须与DSB周围的区域具有高度同源性，并与Cas9复合物（即核糖核蛋白复合物，RNP）以及向导RNA（gRNA）一同递送到细胞中。得益于CRISPR-Cas9系统的高特异性，DSB可以被精确地导向至特定的基因组位点。而所提供的DNA供体序列则作为模板，使细胞能够进行各种复杂的基因组修饰，从简单的单核苷酸替换到通过HDR插入更长的DNA序列。这种精准、高效地引入遗传变化的能力，对于深入探索基因功能以及模拟致病突变具有不可估量的价值。然而，尽管HDR介导的修复在准确性上优于非同源末端连接（NHEJ），但其效率通常较低，这在一定程度上限制了其在临床应用中的发展。为了充分挖掘CRISPR-Cas9介导的基因敲入在临床研究中的潜力，研究人员已经探索了多种策略来提高HDR的效率。例如，通过使用能够抑制NHEJ或增强HDR的化学试剂，如KU-0060648和RS-1，可以富集HDR介导的修复事件。这些试剂通过不同的机制，如抑制DNA-PKcs通路或增强hRAD51的同源重组活性，来促进HDR过程。此外，通过使用能够瞬时停止细胞周期的药物，研究人员可以确保HDR在细胞周期的适当时期——即S期和G2期——发生，从而进一步提高其效率。

2.3 CRISPR系统的革新：Cas蛋白与碱基编辑器的涌现

     近年来，随着新型Cas蛋白的发现，尤其是Cas9蛋白工程的进步，CRISPR系统经历了飞速的多样化和优化。为了更加精确地引入特定的核苷酸变化，同时减少意外突变和插入缺失，碱基编辑器（base editors）作为无需双链断裂（DSB）的方法应运而生。通过结合催化失活的Cas9（dCas9）或Cas9切口酶（nCas9）与脱氨酶（deaminase），碱基编辑器依赖碱基切除修复（BER，base-excision repair）系统，能够将一个碱基直接转化为另一个碱基。目前，胞苷碱基编辑器（CBE，cytidine base editors）、腺嘌呤碱基编辑器（ABE，adenine base editors）和糖基化酶碱基编辑器（GBE，glycosylase base editors）分别实现了C到T、A到G和C到G的碱基变化。尽管碱基编辑器展现出了高目标活性，但在碱基转换和编辑窗口方面仍存在一定的局限性，且不适用于引入插入缺失突变。CRISPR领域的另一重大进展是Prime编辑（PE，Prime Editing）方法。PE结合了与逆转录酶（RT，reverse-transcriptase）融合的nCas9和扩展的向导RNA（gRNA）。这种特殊的gRNA不仅编码引物结合位点，还包含RT模板序列，并具备所需的编辑功能（pegRNA）。相较于碱基编辑，PE方法更加通用，因为它能够实现所有潜在的12个核苷酸替换，并模拟小范围的插入缺失，从而极大地扩展了编辑的可能性。尽管PE已成为基因编辑领域的一大突破，但在pegRNA和酶的水平上仍有待进一步的优化和改进。

2.4 CRISPR-Cas9递送效率的革新：三大策略助力精准基因组编辑

     为了提高CRISPR-Cas9系统的递送效率，科研人员已经付出了巨大的努力，并成功开发出三大主要策略以精准编辑基因组。作为最基础且直接的方法，通过递送含有编码Cas9蛋白和gRNA的质粒，为基因编辑提供了稳定的平台。然而，该策略仍然面临脱靶效应的挑战，并且将其引入细胞核的过程复杂。为减少细胞毒性并限制编辑窗口，科研人员提出将Cas9和gRNA的mRNA混合物直接递送至靶细胞的细胞质。这种方法允许Cas9蛋白的瞬时表达，从而降低脱靶风险。但此策略的主要挑战在于mRNA的稳定性。直接递送Cas9-gRNA复合物（RNP）已成为主流。其优势在于快速、高效，并能显著降低毒性和脱靶效应。RNP复合物进入细胞核后，能立即发挥作用，无需进一步的转录或翻译。在递送方法上，科研人员广泛采用物理和非病毒方法，如流体动力学注射、电穿孔、核细胞传输和纳米颗粒等。相较于病毒载体递送，这些方法更为安全。过去十年间，为提升CRISPR-Cas9系统的效率和安全性，科研人员付出了巨大努力。随着技术的不断进步，CRISPR-Cas9系统有望在生物学研究和医学治疗领域发挥更大作用。

3. 精确与高效的基因组编辑技术：揭示遗传变异的生物学奥秘

     随着精确和高效的基因组编辑技术的飞速发展，我们得以深入探索许多已确定的遗传变异与其生物学意义之间的关联。这些技术赋予了研究人员修改人类基因组的强大能力，使他们能够深入研究特定疾病，并探索其在健康和疾病状态下的生物学基础。不仅限于人类，这些技术还在多种模式生物中得到应用，为评估基因功能提供了有力工具。酵母研究在构建系统遗传学的概念框架方面发挥了核心作用，为我们提供了关于细胞遗传景观和分子组织的独特视角。酵母，作为一种单倍体生物，为遗传学领域带来了许多革命性的进展。通过系统的遗传敲除研究，我们能够发现和分类必需和非必需基因。尽管基因的必要性因组织和细胞类型的不同而有所差异，但这种基因功能的表征对于遗传研究的未来发展具有至关重要的意义。在人类研究中，区分基因在不同细胞类型中的本质性至关重要。辨别那些对人类疾病至关重要的基因——即驱动疾病发生或进展的基因——对于制定基于特定基因组变化的临床管理策略至关重要。尽管技术取得了长足进步，但仍然存在主要挑战，即建立能够概括人类疾病遗传背景的研究模型。近年来，科研人员已经多次尝试创建相关的单倍体人类细胞模型，旨在将基因工程的生物研究领域推向新的高度。在这些模型中，基因功能可以在人类疾病的背景下进行深入研究和利用，从而为我们揭示遗传变异的生物学奥秘提供新的视角和工具。

4. HAP1：源自KBM7近单倍体人类细胞系及其在生物医学研究中的应用

     HAP1是一种源自KBM7的近单倍体人类细胞系，而KBM7则是由一名39岁、处于慢性粒细胞白血病母细胞期的男性患者衍生出的人髓系白血病细胞系。KBM7作为一个混合倍性系，由两个主要但不同的近单倍体细胞群构成，其中8号和15号染色体具有二倍体二分体，同时存在超二倍体细胞群。为了从这一混合倍性系中分离出稳定的单倍体亚克隆，研究人员进行了长时间的努力。除了8号染色体的二体外，这些亚克隆得到了进一步稳定培养，最终形成了第一个人类（近）单倍体细胞系模型，即现在的KBM7。由于其单个基因组的拷贝能够揭示任何给定突变的影响，KBM7的近单倍体被广泛应用于基因功能研究。科研人员尝试通过表达OCT4、SOX-2、c-MYC和KLF4来诱导KBM7细胞的多能性，成功获得了仅具有一个染色体亚群的亚克隆，这一组被称为HAP1。HAP1保留了费城染色体，不再表达造血标志物，并表现出与KBM7不同的粘附生长特性。进一步的光谱核型分析揭示，HAP1中存在15号染色体到19号染色体之间的30兆碱基（megabse）片段融合。利用CRISPR-Cas9基因组工程技术，切除15号染色体上二聚体区域，从而获得了第一个完全单倍体人类细胞系eHAP1。除了单倍体核型外，HAP1还具备快速倍增时间、单次稀释的持续生长和易于转染等优点。

     在生物医学研究中，体外细胞系作为模型系统的潜力在很大程度上取决于其维持基因组稳定性的能力。为了准确解读“对照”细胞和“处理”细胞之间的基因组差异，这些差异必须是靶向治疗效果的直接结果，而非脱靶细胞遗传学突变。在使用HAP1时，必须考虑其倍性不稳定性，这是所有单倍体哺乳动物细胞长期存在的特征。与KBM7相似，HAP1在培养物中的核型稳定性维持了约20次传代，进一步培养则降低了培养物中单倍体细胞的百分比，这一现象长期以来被认为是自发的二倍体化，但最近的研究表明，单倍体细胞的生长特性和适应性的降低可能是由于在培养物中存在二倍体细胞时单倍体细胞处于劣势的原因。研究显示从单倍体到二倍体的转化是一个罕见的事件，但一旦发生，二倍体细胞因其更好的生长特性而能够超过培养物中的其他细胞。

     为了解释这些差异并确保HAP1细胞的倍性状态稳定，在实验和表型表征之前控制细胞倍性是至关重要的。已发现，与二倍体HAP1相比，单倍体HAP1单细胞亚克隆具有更稳定的倍性。为了最小化基因功能研究中的干扰变量，建议通过流式细胞术对单倍体HAP1细胞进行分选。另一种单倍体选择方法是使用化合物10-Deacetylbaccatin-III（DAB）和Diclazuril，它们已被证明能够在HAP1细胞中选择单倍体(Olbrich et al., 2019)。研究发现，这些化合物会影响间期细胞的微管动力学，从而延长有丝分裂的持续时间。单倍体细胞很容易克服有丝分裂停滞，但高倍体细胞表现出非常长时间的停滞，随后是细胞死亡。因此，这些化合物被证明通过延迟metaphase palate的形成来促进单倍体细胞的维持。

     利用先进的单细胞测定技术M-FISH对经过CRISPR-Cas9基因编辑的19个HAP1细胞系进行分析发现，在10至35代的传代范围内，这些细胞系中有16个显示出了2%至35%的二倍体细胞百分比范围。这一结果与此前的发现HAP1细胞在至少20次传代过程中能够维持单倍体稳定性基本吻合。最近的研究强调了利用低传代细胞系进行生物医学研究的重要性，并实施常规的核型控制，以避免突变的积累，从而导致进一步的基因组不稳定。

     HAP1细胞固有的二倍体化能力是其在应用时的一个显著优势。目前的研究已经证实，这种能力不会影响基因编辑后的细胞，从而为实现特定遗传变化提供了可能性。具体来说，研究人员可以通过诱导单倍体HAP1细胞转化为二倍体细胞来模拟纯合子状态，从而更精确地研究特定基因的功能。

5. HAP1细胞系：生物医学研究的强大工具

     自其发现以来，单倍体HAP1人类细胞系及其母细胞系KBM7已成为生物医学研究领域的明星模型。凭借其独特的生物学特性，HAP1细胞系被广泛应用于从细胞生物学到病毒学、代谢、细胞凋亡、药物测试、基因组完整性和功能基因组学等多个领域的研究。使用HAP1的研究摘要见表1。HAP1细胞系的主要优势在于当基因发生突变时，表型会迅速显现，为研究特定突变在人类相关环境中的实际影响提供了有力工具。此外，HAP1细胞的倍增时间仅为约48小时，且能够作为单细胞有效生长，这使得细胞能够快速培养并用于实验。

表1 使用 HAP1 的功能研究汇总：使用单倍体人类细胞系模型 HAP1 研究的一些基因的摘要，按领域、研究的基因和 CRISPR-Cas9 的方法分类。

     利用HAP1细胞系进行的全基因组研究取得了令人瞩目的成果。研究人员通过使用逆转录病毒gene-trap载体诱变低传代代次的HAP1细胞，成功鉴定了埃博拉病毒进入途径所必需的宿主因子。此外，由于单倍体细胞在正向遗传实验中的优势，研究人员还能够利用HAP1细胞识别拉沙病毒感染的基本因素。HAP1细胞系的相对快速生长和易于转染的特性使其成为CRISPR-Cas9筛选的理想选择。研究人员利用HAP1细胞的强大适应性进行高通量功能筛选，以进一步挖掘其研究潜力。为了推动HAP1的广泛应用，科学家们还开发了一系列使用HAP1作为细胞模型进行各种基因编辑研究的方案。例如，利用HAP1开发了一种基于CRISPR-Cas9的基因标记策略，使得研究人员能够建立一种在N和C末端内源性标记基因的策略，而无需整合相邻的质粒序列。同时，利用通路特异性文库或亚基因组文库在人HAP1细胞系中进行高通量系统特异性化学遗传CRISPR-Cas9筛选。

5.1 使用 CRISPR-Cas9 系统编辑 HAP1 的研究

     过去，生成功能性基因数据的方法往往耗时且成本高昂，难以满足日益增长的研究需求。然而，CRISPR-Cas9技术的出现，为我们提供了一种在核苷酸水平上进行精确基因组编辑的可能性，为研究癌症等复杂人类疾病相关的突变开辟了新的道路。这一技术的另一大优势在于其高度的可扩展性。通过多重检测变异效应，研究人员可以以混合形式对遗传变异进行工程和测试，大大降低了研究成本，并最大限度地减少了样品处理过程。

     在过去的十年里，HAP1细胞系已经成为了基因编辑研究领域的明星模型。尽管它起源于白血病细胞系，但因其易于转染和获取单细胞克隆的特性，已被广泛应用于不同科学领域的研究。利用HAP1等单倍体人类细胞模型，研究人员能够更高效地进行基因编辑，因为只需修改一个等位基因。下面总结了使用HAP1的一些研究实例。

5.1.1 肿瘤学

     早在2014年，科学家们就展示了使用HAP1细胞系进行饱和诱变的可行性，通过单个实验生成并功能分析了数千个编程基因组编辑变体。他们利用CRISPR/Cas9技术，结合复杂的供体模板库，成功评估了乳腺癌BRCA1基因外显子18上所有可能的SNV（单核苷酸变异）。几年后，该小组又提出了饱和基因组编辑（SGE）这一创新方法，用于评估BRCA1变异的致病性。通过使用HAP1细胞系，研究人员评估了BRCA1中编码功能关键结构域的13个外显子中近4000个SNV的临床意义。

     除了BRCA1基因外，其他基因的研究也受益于HAP1细胞系的应用。Radford等人使用HAP1对DDX3X基因进行了SGE，研究了12776个SNV的功能影响。同样，科学家们为了前瞻性和系统地测量主要林奇综合征基因之一MSH2中错义变异的功能影响，在人类细胞（包括HAP1）中进行了大规模平行筛选，以鉴定DNA错配修复因子MSH2中的功能丧失（LOF）错义变异。随着技术的不断进步，基于CRISPR的替代技术基础和主要编辑已成为继续改进程序化变体创建的工具。最近，科学家们使用HAP1发表了第一个大规模碱基编辑器筛选，评估了超过52,000个变异，从而能够发现BRCA1和BRCA2基因中的LOF变异，并绘制了变异赋予靶向治疗敏感性或耐药性的蛋白质残基。这一研究为肿瘤学领域的研究提供了重要的参考。

     除了碱基编辑器筛选外，其他基于HAP1细胞系的研究也在如火如荼地进行。科研人员开发了一种使用HAP1的快速功能测定法，以表征肿瘤抑制基因BRCA1、BRCA2和POLE变异对患者治疗反应的功能影响。另一些科学家们则创造了一种CRISPR介导的NHEJ修复基因筛选方法，以快速得出和识别基本基因中的耐药突变。同时，利用HAP1细胞系研究激酶失调在肿瘤起始和/或进展中的作用，为肿瘤治疗提供了新的思路。

     除了肿瘤学领域外，其他疾病的研究也受益于使用HAP1进行实验的可扩展性。科学家们开发了一种使用HAP1系统研究合成活力的方法，其中对具有Fanconi贫血互补组C（FANCC）的LOF细胞进行了全基因组筛选，并使用插入诱变与全基因组CRISPR文库相结合来鉴定Fanconi贫血的遗传抑制因子相互作用。科研人员则对HAP1进行了全基因组遗传筛选，以发现通过主要组织相容性复合物无限制的细胞毒性淋巴细胞调节肿瘤杀伤的肿瘤内在基因。

5.1.2 病毒学

     在病毒学领域，科研人员使用 HAP1 单倍体细胞利用 CRISPR-Cas9 方法进行 PKD1 和 PKD2 基因的敲除，以研究人类鼻病毒的复制。尽管作者没有确定PKD调节病毒复制的分子机制，但使用HAP1 PKD敲除细胞系可以研究靶向PKD的小分子抑制剂，这表明它是药物发现的新型抗病毒靶标。

5.1.3 免疫学

     科研人员通过利用HAP1细胞制造CRISPR-Cas9敲除细胞，对先天免疫系统的I型干扰素反应进行了深入研究。他们关注了IKKepsilon抑制因子（SIKE）和TANK结合激酶1之间的相互作用，这些相互作用与干扰素调节因子的激活密切相关，并进而启动I型干扰素反应。为了更深入地探索先天免疫反应期间SIKE的蛋白质相互作用，科研人员在HAP1细胞中敲除了SIKE的表达，这一创新性的研究使他们能够鉴定出SIKE与细胞骨架之间的直接相互作用，这种相互作用促进了细胞骨架的重排，从而启动了细胞运动进行吞噬作用或迁移。这一发现为理解先天免疫系统的复杂机制提供了新的视角。

     与此同时，科研人员也对补体系统进行了深入研究，该系统是免疫系统的重要组成部分，对病原体和宿主稳态的先天防御起着关键作用。补体系统能够在感应到由分子复合物的确认变化引起的危险信号时启动，进而启动严格调节的酶促反应级联，以调节适应性免疫反应并维持宿主稳态。为了研究人类细胞中补体的激活和调节机制，科研人员也利用HAP1细胞为补体调节蛋白CD46、CD55和CD59生成了敲除细胞。这一研究不仅增进了我们对补体系统如何工作的理解，还为未来的药物研发和疾病治疗提供了新的思路。

5.1.4 表观遗传学

     HAP1 也被用于表观遗传学领域来研究 SUMOylation。发现如转录、核转运和基因组完整性的维持，受到 SUMOylation 的可逆翻译后修饰的调节。Rodríguez-Castañeda 等人同时使用 HAP1 细胞，通过在每个基因的编码区产生移码突变来产生 SENP1 和 CHD3 基因的 CRISPR-Cas9 敲除。他们报告了 SENP1 和 CHD3 之间协调基因表达控制的新水平。

5.1.5 细胞生物学

     科研人员以高通量的方式在HAP1细胞进行了全基因组CRISPR-Cas9基因功能丧失筛选，深入探索了应激诱导的内质网（ER）细胞死亡机制。他们的目标是识别那些对由经典药理学内质网应激源——thapsigargin、tunicamycin和brefeldin所诱导的细胞死亡至关重要的基因。

     科学家们通过采用一种彻底且无偏倚的功能丧失基因筛选方法，并结合CRISPR-Cas9人类文库，成功鉴定出了一种新的必需基因——SEC24A。这一发现对于理解thapsigargin诱导的细胞毒性至关重要，为未来的药物研发和疾病治疗提供了新的方向。与此同时，在翻译装置研究领域，科学家们开发了一种创新的CRISPR策略，该策略专门针对重新编码机制中的关键成分之一——硒代半胱氨酸-tRNA。这一方法利用了基于Cas9-sgRNA的核糖核蛋白，并装载了鼠白血病病毒样颗粒（VLP），以在人类细胞系中，包括HAP1细胞，灭活Sec-tRNA基因。

5.1.6 新陈代谢领域

     科学家们首次利用HAP1细胞对新发现的细胞内钙信号转导负调节因子——SLC10A7的分子功能进行了评估。通过使用SLC10A7 KO HAP1细胞，研究者们对基因及其基因组变异进行了深入的研究，为阐明SLC10A7相关疾病的发病机制提供了新的线索。这项研究不仅突显了HAP1细胞在功能评估中的潜力，还证明了其在模拟和研究人类疾病中的广泛应用。在面临动物模型中重现人类疾病挑战的同时，研究人员正积极寻求创新方法，以更好地了解人类疾病的本质。随着技术的不断进步，新的、更具可修改性的人类细胞模型正在涌现，而HAP1细胞正是其中的佼佼者。
     HAP1细胞的主要优势在于其稳定的单倍体核型，这使得研究人员只需修改一个等位基因，即可研究感兴趣的突变变化的影响。随着随后的培养，这些编辑的等位基因将复制并产生二倍体编辑状态，从而更准确地模拟人类疾病的复杂性。然而，尽管HAP1细胞具有诸多优势，但在使用时也需要注意其局限性。与大多数肿瘤来源的细胞系一样，研究人员在研究某些细胞功能或分子途径时，必须充分考虑HAP1细胞的遗传背景，如已描述的TP53改变。此外，其倍性不稳定性可能是在长时间体外细胞培养中需要关注的问题。

6.结论

     本文探讨了近年来利用HAP1利用CRISPR-Cas9系统进行基因组工程的研究。对于研究人员来说，拥有强大且相关的人类模型是探索疾病机制的关键。在这方面，HAP1细胞的单倍体特性为其在二倍体人类细胞中提供了独特的优势。通过遗传变异的产生，科学家们能够更精确地阐明特定基因组变化在疾病发展和/或进展中的影响。随着更精确的基因组工程技术和相关人类细胞模型的出现，研究人员正逐步接近对人类疾病的精准模拟。这些模型不仅有助于研究基因组变化的功能，还能够识别与疾病相关的临床相关分子事件。这对于开发基于特定基因组变化的新管理策略具有重要意义。

     展望未来，随着技术的不断完善和应用领域的拓展，我们有理由相信，CRISPR-Cas9与HAP1细胞的结合将在人类疾病研究和治疗领域发挥更加重要的作用。这一突破性的技术将助力科学家们更深入地了解人类疾病的本质，为未来的医学研究开辟新的道路。

文献来源https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2023.1111488/full