魏文胜、刘小乐携手发表CRISPR新成果

　　

生物通报道：CRISPR–Cas9筛选已被广泛用于分析编码基因功能，但是，用这种方法对非编码元件进行高通量筛选，是更具挑战性的，因为非编码区域中单次切割所引起的缺失，不可能产生一次功能性的基因敲除。因此，非常需要一种高通量的方法，来产生非编码DNA的缺失。10月31日在《Nature Biotechnology》杂志发表的一项研究中，来自北京大学、哈佛大学T.H. Chan公共卫生学院Dana-Farber癌症研究所、宁波大学、MIT-哈佛Broad研究所等处的研究人员，报道了一种高通量的基因组删除策略，基于一个慢病毒配对引导RNA（pgRNA）文库，来筛选功能性的长编码RNAs（lncRNAs）。

北京大学生命科学学院的魏文胜（Wensheng Wei）研究员和哈佛大学T.H. Chan公共卫生学院的刘小乐（Xiaole Shirley Liu）教授，是本文共同通讯作者。魏文胜研究员带领的课题组，致力于基因组编辑、疾病与感染方面的科学研究。着重发展真核基因修饰技术(i.e. TALE & CRISPR系统)及高通量功能基因组学，在此基础上通过多种手段研究人源宿主细胞参与病原微生物感染的蛋白、信号通路及分子机制，为发展宿主导向的治疗手段提供新的药物靶点和思路。相关研究成果点击：北大魏文胜Cell Res解析艰难梭菌毒素侵染机制；北大魏文胜最新发表CRISPR综述；北大魏文胜权威期刊连发重要成果。

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刘小乐教授在计算生物学、表观遗传学和癌症生物学方面做出了重要贡献，包括开发了许多被广泛应用的算法，发表了第一个高通量人类核小体分布图谱，首次验证表观遗传组动态变化模式可以用来推测出核心转录因子，发现了乳腺癌中的雌激素受体、前列腺癌中的雄激素受体，揭示了EZH2在癌症中的功能转换机制等。她带领的研究小组最近在国际著名学术期刊上发表了多项研究成果。至今，她已在同行评议的国际学术期刊上发表超过100篇文章。相关阅读：刘小乐教授Genome Res发表最新表观遗传学成果；刘小乐教授发布CRISPR研究新工具；刘小乐教授：CRISPR高通量筛选的新算法。

在细菌和古细菌中的CRISPR–Cas系统，已经被发展成为一种具有广泛应用的基因组编辑工具。编码基因的功能性筛选已被广泛采用，其使用细胞生长或特定标记作为一个读数，将靶定特定表型相关基因的编码区的单导RNAs（sgRNAs）汇集文库选择出来。虽然类似的策略被用来排列调控元件，以探讨顺式元件的功能，但这样的策略可能不适用于非编码元素，因为一个gRNA所引起的缺失，不太可能产生功能性缺失表型。虽然已有两个gRNAs被用来生成一个大的基因缺失，以探讨单个lncRNAs的功能，但是使用这种方法的高通量筛选尚未见报道。

为此，该研究小组开发了一种CRISPR–Cas9策略，使用配对gRNAs（pgRNAs）来产生大片段缺失，并使科学家能够识别癌细胞中的功能性长链非编码RNAs。

应用这种筛选方法，研究人员确定了51条lncRNAs，它们可能正向或负向调节人体癌细胞的生长。他们使用CRISPR Cas9介导的基因组缺失、功能修复、CRISPR激活或抑制以及基因表达谱，验证了51个lncRNA hits中的9个。这种高通量pgRNA基因组删除方法，将使科学家们能够快速识别功能性的哺乳动物非编码元素。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Genome-scale deletion screening of human long non-coding RNAs using a paired-guide RNA CRISPR–Cas9 library
Abstract：CRISPR–Cas9 screens have been widely adopted to analyze coding-gene functions, but high-throughput screening of non-coding elements using this method is more challenging because indels caused by a single cut in non-coding regions are unlikely to produce a functional knockout. A high-throughput method to produce deletions of non-coding DNA is needed. We report a high-throughput genomic deletion strategy to screen for functional long non-coding RNAs (lncRNAs) that is based on a lentiviral paired-guide RNA (pgRNA) library. Applying our screening method, we identified 51 lncRNAs that can positively or negatively regulate human cancer cell growth. We validated 9 of 51 lncRNA hits using CRISPR–Cas9-mediated genomic deletion, functional rescue, CRISPR activation or inhibition and gene-expression profiling. Our high-throughput pgRNA genome deletion method will enable rapid identification of functional mammalian non-coding elements.