Cell：開發出基於CRISPR的方法研究lncRNA的功能

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直到最近，科學研究幾乎全部集中在基因組中的2%區域---蛋白編碼區，幾乎忽略了剩下的98％區域---以前被認為是「垃圾DNA」的非編碼遺傳物質。在過去的10年中，科學家們發現了數千個新的非編碼長鏈RNA（lncRNA）。儘管如今認識到lncRNA在所有生物過程中都起著不可或缺的作用，但是人們對它們的功能作用在很大程度上仍然是未知的。

圖片來自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.03.052。

如今，在一項開創性的研究中，來自美國貝絲以色列女執事醫學中心等研究機構的研究人員開發出一種新方法來鑒定和確定lncRNA在急性髓細胞白血病（AML）對化療藥物產生耐藥性中所起的功能作用。這種新技術將來自公開可獲得的藥理學資料庫的信息與前沿的CRISPR技術相結合，篩選影響治療反應的編碼基因和非編碼基因。總而言之，這種全基因組篩查平台可用於鑒定和確定與許多健康情況相關的lncRNA的功能。相關研究結果發表在2018年4月19日的Cell期刊上，論文標題為「An Integrated Genome-wide CRISPRaapproach to Functionalize lncRNAs in Drug Resistance」。論文通信作者為貝絲以色列女執事醫學中心的Pier Paolo Pandolfi教授。

Pandolfi和同事們著重關注控制阿糖胞苷（Cytarabine, Ara-C）耐藥性的遺傳學特徵。阿糖胞苷是治療AML的一種金標準化療藥物，然而30%～50%的AML患者會產生耐藥性。在這項多步驟研究的第一階段，這些研究人員將來自兩個公開可獲得的資料庫---癌症靶點發現與開發（Cancer Target Discovery and Development）資料庫和癌細胞系百科全書（Cancer Cell Line Encyclopedia）資料庫---的信息進行交叉參考，以便鑒定出似乎與760種不同的細胞系對阿糖胞苷的敏感性和耐藥性相關的基因。

論文第一作者、Pandolfi實驗室博士後研究員Assaf Bester博士說，「我們已知道哪些細胞系對這種藥物敏感，哪些細胞對它不敏感。通過研究哪些基因可能在敏感性的細胞系和耐藥性的細胞系中偏好地表達或受到抑制，我們能夠預測哪些基因會促進耐藥性產生。我們也可通過查看AML患者反應率數據來尋找可能與較差的存活率相關的基因。」

Pandolfi指出，這些研究結果針對全基因組取得的，既不偏向於編碼基因，也不偏向於非編碼基因。

Pandolfi說，「如果我告訴你某個基因參與介導化療藥物耐藥性，那麼你可開展文獻檢索，找出關於這個基因的一些已知的信息，並提出你自己的假設。不過就非編碼基因而言，沒有什麼文獻可進行搜索。它們都是新的基因，而且我們僅是不知道它們發揮何種功能---它們的功能並未被描述過。」

為此，Pandolfi和同事們將生物信息學研究工作轉移到體內測試。他們進行基於CRISPR的高通量篩選，以便獨立地評估哪些基因可能決定著阿糖胞苷耐藥性。這種CRISPR技術允許這些研究人員一次分析成千上萬個編碼基因和lncRNA，並可激活感興趣的基因。這些研究人員隨後利用阿糖胞苷處理細胞來觀察這些基因如何作出反應。基因富集的喪失表明它在藥物敏感性中發揮作用; 增強的基因富集意味著它介導耐藥性。

Bester說，「通過操縱每個基因---不論是編碼基因還是非編碼基因---的表達來測試它對阿糖胞苷敏感性的影響和隨後整合來自AML患者的數據，我們能夠鑒定出新的治療靶標。如今我們能夠利用每種藥物開展這樣的研究。我們的分析方法的真正力量在於整合多個資料庫。」

原始出處：

Assaf C. Bester, Jonathan D. Lee12, Alejandro Chavez et al. An Integrated Genome-wide CRISPRa Approach to Functionalize lncRNAs in Drug Resistance. Cell, 19 April 2018, 173(3):649–664, doi:10.1016/j.cell.2018.03.052

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