開(kāi)發(fā)出基于CRISPR的方法研究lncRNA的功能

直到最近，科學(xué)研究幾乎全部集中在基因組中的2%區(qū)域---蛋白編碼區(qū)，幾乎忽略了剩下的98％區(qū)域---以前被認(rèn)為是“垃圾DNA”的非編碼遺傳物質(zhì)。在過(guò)去的10年中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)新的非編碼長(zhǎng)鏈RNA（lncRNA）。盡管如今認(rèn)識(shí)到lncRNA在所有生物過(guò)程中都起著不可或缺的作用，但是人們對(duì)它們的功能作用在很大程度上仍然是未知的。

如今，在一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的研究中，來(lái)自美國(guó)貝絲以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心等研究機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)鑒定和確定lncRNA在急性髓細(xì)胞白血病（AML）對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性中所起的功能作用。這種新技術(shù)將來(lái)自公開(kāi)可獲得的藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息與前沿的CRISPR技術(shù)相結(jié)合，篩選影響治療反應(yīng)的編碼基因和非編碼基因。總而言之，這種全基因組篩查平臺(tái)可用于鑒定和確定與許多健康情況相關(guān)的lncRNA的功能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年4月19日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“An Integrated Genome-wide CRISPRa approach to Functionalize lncRNAs in Drug Resistance”。論文通信作者為貝絲以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心的Pier Paolo Pandolfi教授。

Pandolfi和同事們著重關(guān)注控制阿糖胞苷（Cytarabine, Ara-C）耐藥性的遺傳學(xué)特征。阿糖胞苷是治療AML的一種金標(biāo)準(zhǔn)化療藥物，然而30%～50%的AML患者會(huì)產(chǎn)生耐藥性。在這項(xiàng)多步驟研究的**階段，這些研究人員將來(lái)自?xún)蓚€(gè)公開(kāi)可獲得的數(shù)據(jù)庫(kù)---癌癥靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)（Cancer Target Discovery and Development）數(shù)據(jù)庫(kù)和癌細(xì)胞系百科全書(shū)（Cancer Cell Line Encyclopedia）數(shù)據(jù)庫(kù)---的信息進(jìn)行交叉參考，以便鑒定出似乎與760種不同的細(xì)胞系對(duì)阿糖胞苷的敏感性和耐藥性相關(guān)的基因。

論文**作者、Pandolfi實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Assaf Bester博士說(shuō)，“我們已知道哪些細(xì)胞系對(duì)這種藥物敏感，哪些細(xì)胞對(duì)它不敏感。通過(guò)研究哪些基因可能在敏感性的細(xì)胞系和耐藥性的細(xì)胞系中偏好地表達(dá)或受到抑制，我們能夠預(yù)測(cè)哪些基因會(huì)促進(jìn)耐藥性產(chǎn)生。我們也可通過(guò)查看AML患者反應(yīng)率數(shù)據(jù)來(lái)尋找可能與較差的存活率相關(guān)的基因。”

Pandolfi指出，這些研究結(jié)果針對(duì)全基因組取得的，既不偏向于編碼基因，也不偏向于非編碼基因。

Pandolfi說(shuō)，“如果我告訴你某個(gè)基因參與介導(dǎo)化療藥物耐藥性，那么你可開(kāi)展文獻(xiàn)檢索，找出關(guān)于這個(gè)基因的一些已知的信息，并提出你自己的假設(shè)。不過(guò)就非編碼基因而言，沒(méi)有什么文獻(xiàn)可進(jìn)行搜索。它們都是新的基因，而且我們僅是不知道它們發(fā)揮何種功能---它們的功能并未被描述過(guò)。”

為此，Pandolfi和同事們將生物信息學(xué)研究工作轉(zhuǎn)移到體內(nèi)測(cè)試。他們進(jìn)行基于CRISPR的高通量篩選，以便獨(dú)立地評(píng)估哪些基因可能決定著阿糖胞苷耐藥性。這種CRISPR技術(shù)允許這些研究人員一次分析成千上萬(wàn)個(gè)編碼基因和lncRNA，并可激活感興趣的基因。這些研究人員隨后利用阿糖胞苷處理細(xì)胞來(lái)觀察這些基因如何作出反應(yīng)。基因富集的喪失表明它在藥物敏感性中發(fā)揮作用; 增強(qiáng)的基因富集意味著它介導(dǎo)耐藥性。

Bester說(shuō)，“通過(guò)操縱每個(gè)基因---不論是編碼基因還是非編碼基因---的表達(dá)來(lái)測(cè)試它對(duì)阿糖胞苷敏感性的影響和隨后整合來(lái)自AML患者的數(shù)據(jù)，我們能夠鑒定出新的治療靶標(biāo)。如今我們能夠利用每種藥物開(kāi)展這樣的研究。我們的分析方法的真正力量在于整合多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。”