国内首推 | 百万级单细胞CRISPR筛选（CROP-seq/Perturb-seq），支持个性化文库定制
单细胞CRISPR筛选
CROP-seq/Perturb-seq是一种将混合CRISPR筛选与单细胞RNA-seq相结合的技术，通过直接检测单细胞中的gRNA表达及其转录组响应，兼具高通量筛选与复杂分子读出的优势。表观生物首推Illumina Single Cell CRISPR Prep PIP-seq（粒子模板即时分区）单细胞基因编辑筛选建库技术，特异性捕获gRNA序列，大幅提升单细胞测序数据的有效利用率；单次反应可灵活处理1万至100万个细胞，建库成本大幅降低，兼具高捕获率、低多胞率和广泛的细胞兼容性等优势，轻松满足从小型靶向筛选到全基因组规模百万级细胞筛选的多样化需求。可应用于复杂调控机制的解析、异质性细胞群体的功能研究和药靶筛选等领域。
技术流程
技术优势
1 采用CRISPR混合文库筛选（pooled screen）策略，实现大规模、高效筛选作用基因
2. 独特构建的CRISPR载体，单细胞转录组直接检测sgRNA，显著简化筛选流程
3.单细胞转录组测序输出数据，提供更丰富的信息，深度还原复杂的基因调控图谱
技术应用
1. 高通量基因功能筛选与调控解析
2. 解析复杂信号通路及疾病相关生理病理过程中的基因因果关系
3. 研究复杂的细胞过程中遗传或表观遗传的调控作用
4. 高通量的药物靶点筛选
送样要求
活细胞 / 冻存细胞，细胞数量请详询
样本类型
仅限人、大小鼠
样本物种
分析内容
基本分析
1. 原始数据质控
2. 细胞数目鉴定
3. 基因组比对
4. Counts计算
5. 双细胞过滤
6. 单细胞表达过滤
7. gRNA单细胞分配
8. PCA主成分降维
高级分析
1. 组间 gRNA 细胞表达差异基因分析
a) 组间差异基因筛选
b) 多组间差异基因筛选组间
2. 组间gRNA 细胞表达 WGCNA 分析
a) 加权基因共表达网络模块功能富集分析
b) 加权基因共表达网络模块核心基因筛选
c) 预测基因功能
实测数据
1.单次实验可覆盖170万个单细胞
2.A549、HAP1和K562全基因组Perturb-seq的CRISPRi敲除率中位数高达90%（总计900万个单细胞）
3. CRISPRi Perturb-seq敲除率与已发表数据的对比
700万个细胞，60,000对向导，3倍全基因组覆盖用于文库优化
4. HAP1全基因组CRISPRa Perturb-seq
表达的靶基因（对照组归一化表达≥0.1），且含有向导（归一化计数≥10且为1对配对向导）
5.iPSC全基因组CRISPRi Perturb-seq——320万个细胞被扰动
gRNA 表达分析[1]
其他分析示例：
通路标志基因富集分析[1]
组间 gRNA 细胞表达差异基因分析[1]
文库定制
表观生物支持CRISPR-Cas9 CROP-seq/Perturb-seq个性化文库定制，推荐每个文库基因数量200-400个，详情请咨询我们。
研究案例
1. Nature（2025.11）：HMGN1介导心肌重编程——唐氏综合征先天性心脏病致病机制【2】
这项研究利用人多能干细胞与唐氏综合征小鼠模型，结合单细胞转录组与CROP-seq技术，发现21号染色体上的表观调控因子HMGN1是唐氏综合征先天性心脏病的关键剂量敏感基因。三体状态下HMGN1过量表达，驱动房室管心肌细胞（AVCM）向室性心肌细胞状态偏移，破坏瓣膜间隔正常发育；在三体小鼠中敲除一个HMGN1等位基因后，心脏转录异常得到纠正，室间隔缺损发生率显著降低。
实验设计：
· 在二倍体hiPSC中引入dCas9-VPR激活系统
· 针对21号染色体66个候选基因构建sgRNA慢病毒文库（218条sgRNA）
· 低MOI感染确保单细胞单整合，分化至心肌细胞（Day 20）后进行scRNA-seq
· 构建统计分类模型，为每个细胞打"三体评分"，筛出Top 5候选基因
核心结果
· CROP-seq初筛命中HMGN1，其激活使二倍体AVCM转录谱向三体状态偏移
· 阵列验证证实：HMGN1过表达→AVC标志基因（TBX2↓）下调、室性基因（TBX20↑、MYH7↑）上调，与三体细胞高度一致
· 三体细胞中敲除一个HMGN1等位基因，转录异常部分逆转
图4. CROP-seq工作流程的示意图
小鼠体内验证：减少一个HMGN1拷贝，室间隔缺损发生率显著下降
2. J Neuroinflammation（2025.12）：CRISPRi大规模筛选联合CROP-seq，单细胞解析阿尔茨海默病风险基因对小胶质细胞炎症的调控机制
这项研究在hiPSC来源的小胶质细胞中，对119个AD GWAS风险基因开展CRISPRi高通量筛选，结合CRISPRi CROP-seq技术对命中基因进行单细胞转录组解析，鉴定出9种小胶质细胞功能亚群，揭示了MS4A6A、EED、INPP5D、RABEP1等AD风险基因调控小胶质细胞炎症状态的差异机制。
实验设计：
·CRISPRi筛选：119个AD风险基因，poly(I:C)刺激后以ROS为读出，FACS分选高/低ROS细胞群，NGS鉴定命中基因
·CROP-seq：对命中基因（高ROS：EED、MS4A6A；低ROS：INPP5D、RABEP1）单独敲低，vehicle vs. poly(I:C) 双条件，单细胞测序同步捕获基因表达+gRNA信息
·核心结果：鉴定9个小胶质细胞亚群，炎症簇2为poly(I:C)核心响应簇（细胞占比1.2% → 34.2%）
· 高ROS基因（MS4A6A/EED）敲低 → 炎症簇2显著扩增，稳态簇减少，驱动促炎反应
· 低ROS基因（INPP5D/RABEP1）敲低 → 不改变炎症簇2比例，但上调HLA抗原呈递簇，以代谢重编程方式塑造炎症
· 转录组通路分析揭示两类基因通过不同机制汇聚于细胞代谢节点，影响小胶质细胞炎症状态
参考文献
1. Datlinger P, Rendeiro AF, Schmidl C, et al. Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout. Nat Methods. 2017;14(3):297-301.
2. Ranade SS, Li F, Whalen S, et al. Myocardial reprogramming by HMGN1 underlies heart defects in trisomy 21. Nature. 2025;647(8091):979-987.
3. Lee S, McAfee JC, Lee J, et al. Massively parallel reporter assay investigates shared genetic variants of eight psychiatric disorders. Cell. 2025;188(5):1409-1424.e21.
4. Cardona CL, Wei L, Kim J, et al. High throughput identification of genetic regulators of microglial inflammatory processes in Alzheimer's disease. J Neuroinflammation. 2025;22(1):294. Published 2025 Dec 3.