生物通報道：長鏈非編碼RNA (lncRNAs)是一類長度大約為200個核苷酸，但不編碼任何蛋白的神秘分子，一直以來科學家們都想知道基因組中這類分子到底是起什么作用的。

12月15日Science雜志公布了一項最新研究發現：來自加州大學舊金山分校的研究人員識別出了499個新lncRNAs，這為理解這些小分子的功能奠定了基礎。同時研究人員也發現lncRNAs與大多數編碼基因不同，后者能作用于多種細胞系，但令人驚訝的是，90%已發現的lncRNAs只會影響一種細胞類型的生長。

“大多數細胞中都具有大量的lncRNAs這種神秘分子，但我們不知道它們具體有多少，哪些對基本生物功能具有重要意義。這項最新成果讓我們驚訝的是，大多數lncRNAs只在一種細胞類型內發揮功能，這種RNA功能的極度特異性是之前未曾發現過的，”文章作者，加州大學舊金山分校神經學家和臨床醫師 Daniel Lim說。

之前的研究表明，某些lncRNAs 在細胞生長和功能，以及疾病發生過程中扮演了關鍵角色，十年前科學家們發現人體基因組中很大一部分是轉錄成了lncRNAs，一些研究組指出幾十個lncRNAs對細胞，甚至機體來說具有重要意義。但只有少數研究發現了lncRNAs的功能，這受限于分析lncRNAs功能和作用細胞類型的研究工具。

在最新這項研究中，研究人員采用了非常熱門的一項新工具：CRISPR技術，研發了一種CRISPR干擾平臺（CRISPRi），靶向七種不同細胞系中16,401個lncRNAs，這七種細胞系包括六種轉化細胞系，和一種人誘導多能干細胞系。研究人員利用CRISPRi工具，抑制了每種候選lncRNA，這樣篩選了上千個位點，從中找到了499個細胞強健生長所必需的位點，而其中89%只作用于一種細胞類型。

“這種技術的力量來自CRISPRi，是它幫助我們能關閉這些非編碼轉錄子的轉錄，”Lim說。為了能確保CRISPRi快速篩選順利進行，研究人員也為每個位點準備了10個導向RNA，從而構建了大約包含170,000個導向RNAs的文庫，研究人員將這個文庫命名為 CRiNCL （CRISPRi noncoding library），由Addgene提供。

不過這項研究中最令人驚奇的發現，就是絕大多數的lncRNA基因只作用于一種細胞類型的細胞生長。蛋白編碼基因在許多類型細胞中發揮著關鍵的作用，但lncRNAs只在一種細胞中扮演重要角色，這說明lncRNAs給每個細胞注明了身份。

一些科學家對這一研究盛贊，指出這是第一次通過特殊細胞類型全基因組篩選lncRNA，從中我們可以斷定大多數lncRNAs對于細胞活力至關重要，之前這一觀點還被質疑，現在得到了證實。

不過目前尚不清楚這499個lncRNAs位點如何影響細胞生長，這一研究克服了全基因組篩選的許多不足之處，但不能判斷到底是這些lncRNAs轉錄的作用，還是最終RNA產物的作用。

同時這項研究也將對靶向癌癥治療產生影響，研究證明了許多lncRNAs位點在細胞增殖過程中具有重要意義，那么在癌癥等需要細胞增殖的疾病中，這些位點就代表著以RNA為基礎的新型治療途徑。

（生物通：萬紋）

原文摘要：

S.J. Liu et al., "CRISPRi-based genome-scale identification of functional long noncoding RNA loci in human cells," Science, doi:10.1126/science.aah7111, 2016.

The human genome produces thousands of long noncoding RNAs (lncRNAs) – transcripts >200 nucleotides long that do not encode proteins. While critical roles in normal biology and disease have been revealed for a subset of lncRNAs, the function of the vast majority remains untested. Here, we developed a CRISPR interference (CRISPRi) platform targeting 16,401 lncRNA loci in 7 diverse cell lines including 6 transformed cell lines and human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Large-scale screening identified 499 lncRNA loci required for robust cellular growth, of which 89% showed growth modifying function exclusively in one cell type. We further found that lncRNA knockdown can perturb complex transcriptional networks in a cell type-specific manner. These data underscore the functional importance and cell type-specificity of many lncRNAs.