魏文勝、劉小樂攜手發表CRISPR新成果

CRISPRCCas9篩選已被廣泛用于分析編碼基因功能，但是，用這種方法對非編碼元件進行高通量篩選，是更具挑戰性的，因為非編碼區域中單次切割所引起的缺失，不可能產生一次功能性的基因敲除。因此，非常需要一種高通量的方法，來產生非編碼DNA的缺失。10月31日在《Nature Biotechnology》雜志發表的一項研究中，來自北京大學、哈佛大學T.H. Chan公共衛生學院Dana-Farber癌癥研究所、寧波大學、MIT-哈佛Broad研究所等處的研究人員，報道了一種高通量的基因組刪除策略，基于一個慢病毒配對引導RNA（pgRNA）文庫，來篩選功能性的長編碼RNAs（lncRNAs）。

北京大學生命科學學院的魏文勝（Wensheng Wei）研究員和哈佛大學T.H. Chan公共衛生學院的劉小樂（Xiaole Shirley Liu）教授，是本文共同通訊作者。魏文勝研究員帶領的課題組，致力于基因組編輯、疾病與感染方面的科學研究。著重發展真核基因修飾技術(i.e. TALE & CRISPR系統)及高通量功能基因組學，在此基礎上通過多種手段研究人源宿主細胞參與病原微生物感染的蛋白、信號通路及分子機制，為發展宿主導向的治療手段提供新的藥物靶點和思路。

劉小樂教授在計算生物學、表觀遺傳學和癌癥生物學方面做出了重要貢獻，包括開發了許多被廣泛應用的算法，發表了第一個高通量人類核小體分布圖譜，首次驗證表觀遺傳組動態變化模式可以用來推測出核心轉錄因子，發現了乳腺癌中的雌激素受體、前列腺癌中的雄激素受體，揭示了EZH2在癌癥中的功能轉換機制等。她帶領的研究小組最近在國際著名學術期刊上發表了多項研究成果。至今，她已在同行評議的國際學術期刊上發表超過100篇文章。

在細菌和古細菌中的CRISPRCCas系統，已經被發展成為一種具有廣泛應用的基因組編輯工具。編碼基因的功能性篩選已被廣泛采用，其使用細胞生長或特定標記作為一個讀數，將靶定特定表型相關基因的編碼區的單導RNAs（sgRNAs）匯集文庫選擇出來。雖然類似的策略被用來排列調控元件，以探討順式元件的功能，但這樣的策略可能不適用于非編碼元素，因為一個gRNA所引起的缺失，不太可能產生功能性缺失表型。雖然已有兩個gRNAs被用來生成一個大的基因缺失，以探討單個lncRNAs的功能，但是使用這種方法的高通量篩選尚未見報道。

為此，該研究小組開發了一種CRISPRCCas9策略，使用配對gRNAs（pgRNAs）來產生大片段缺失，并使科學家能夠識別癌細胞中的功能性長鏈非編碼RNAs。

應用這種篩選方法，研究人員確定了51條lncRNAs，它們可能正向或負向調節人體癌細胞的生長。他們使用CRISPR Cas9介導的基因組缺失、功能修復、CRISPR激活或抑制以及基因表達譜，驗證了51個lncRNA hits中的9個。這種高通量pgRNA基因組刪除方法，將使科學家們能夠快速識別功能性的哺乳動物非編碼元素。