科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
人類基因組中大約98%的區(qū)域并不直接編碼蛋白質(zhì)，這部分區(qū)域的功能一度未被充分理解，甚至被誤認(rèn)為是“垃圾”DNA。然而據(jù)最新一期《細(xì)胞》雜志上發(fā)表的研究，科學(xué)家借助改進(jìn)型“基因魔剪”CRISPR技術(shù)揭示了非編碼RNA的奧秘，證明了它們?cè)诩?xì)胞中，特別是在癌癥和人類發(fā)育過程中，扮演著不可或缺的角色。
CRISPR技術(shù)通常以Cas9酶為核心，但本次研究采用了更為前沿的方法——利用Cas13酶針對(duì)RNA進(jìn)行操作。美國紐約大學(xué)和紐約基因組中心科學(xué)家對(duì)5種人類細(xì)胞系進(jìn)行了深入分析，包括腎臟細(xì)胞、白血病細(xì)胞以及乳腺癌細(xì)胞等。他們系統(tǒng)探究了近6200個(gè)長鏈非編碼RNA（lncRNA）基因位點(diǎn)及其鄰近蛋白質(zhì)編碼基因的影響。通過實(shí)施CRISPR介導(dǎo)的干擾或敲除實(shí)驗(yàn)，他們?cè)u(píng)估了每個(gè)lncRNA對(duì)細(xì)胞健康的重要性，從而識(shí)別出哪些是非必要的，哪些是維持細(xì)胞基本功能所必需的。
最終，他們發(fā)現(xiàn)了總計(jì)778個(gè)對(duì)細(xì)胞生存至關(guān)重要的lncRNA，其中包括46個(gè)廣泛存在于多種細(xì)胞類型中的核心lncRNA，以及732個(gè)僅在特定細(xì)胞類型中發(fā)揮關(guān)鍵作用的lncRNA。這些重要的lncRNA參與調(diào)控細(xì)胞生長周期中的重要路徑，如果缺乏可能導(dǎo)致細(xì)胞停滯甚至死亡。
研究還揭示了lncRNA在人類發(fā)育過程中的重要作用。許多此類RNA分子在胚胎早期組織中高度活躍，隨著個(gè)體的成長逐漸減少表達(dá)量，這表明它們?cè)谏缙陔A段具有特殊功能。對(duì)于癌癥研究而言，通過對(duì)大約9000個(gè)腫瘤樣本的分析，科學(xué)家注意到，在特定類型的腫瘤中，lncRNA的表達(dá)水平與患者存活率之間存在關(guān)聯(lián)。
非編碼RNA可能成為未來癌癥診療的新指標(biāo)和新靶點(diǎn)，其獨(dú)特的細(xì)胞類型特異性表達(dá)也為實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療提供了可能。這一發(fā)現(xiàn)無疑是基因組學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)里程碑事件，預(yù)示著未來生物學(xué)研究和臨床實(shí)踐將開啟全新的篇章。
總編輯圈點(diǎn)
非編碼RNA分子在細(xì)胞中扮演著不可或缺的角色，雖然不直接參與裝配蛋白質(zhì)，它們的異常卻會(huì)導(dǎo)致多種疾病。一度被生物學(xué)家低估的RNA遺傳機(jī)制，其實(shí)并不邊緣。非編碼RNA與蛋白質(zhì)、DNA及其他RNA分子相互作用，形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這一網(wǎng)絡(luò)不僅調(diào)節(jié)基因表達(dá)，還參與細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)和代謝過程，最終成就了生物的高度多樣性和靈活的適應(yīng)性。未來隨著實(shí)驗(yàn)觀測(cè)手段不斷升級(jí)，或許還會(huì)有更多讓我們意想不到的生命路徑被照亮。
