2015年6月5日,《细胞研究》(Cell Research)杂志在线发表了南京大学医药生物技术国家重点实验室(模式动物研究所)刘江怀实验室与黄行许实验室合作的研究成果:“Functional Annotation of cis-regulatory elements in human cells by dCas9/sgRNA”。南京大学研究生杜忆南、孟庆洲为共同第一作者;刘江怀教授与黄行许教授同为通讯作者。
人类基因组中蕴藏为数巨大的转录因子结合原件,许多可能有重要转录及表观遗传调节功能。如何对转录因子结合原件进行便捷、快速的 功能性分析是功能基因组学所面临的难题。在该研究中,作者们基于对CRISPR/Cas9技术平台的改造,探索了解决上述难题的新方法。作者们发现,利用核酸酶活性缺失的Cas9蛋白,在目标位点特异性的sgRNA引导下,可以便利地在人源细胞中阻断转录因子与内源性相关调控序列的结合(图A)。功能性实验证明,该方法可以有效、精确、可逆、并多重性地抑制转录因子调控序列的活性。进一步的研究表明,dCas9/sgRNA介导的调控序列靶向与对应的Cas9介导的切割具有相似的序列特异性,需要sgRNA与识别序列间的大范围互补(图B)。最后,dCas9/sgRNA工具被用来靶向了一个新发现的远端增强子调控序列,在基因组水平上证实了该调控序列对相关增强子RNA及下游基因转录的重要作用(图C)。
向长远展望,该方法学系统可以推广到利用相关细胞或模式动物,对特定与表型或疾病相关基因组位点的功能分析。这可能为后基因组时代的功能基因组研究提供了重要工具。

