Nature发布全基因组RNAi筛查里程碑成果

　　

生物通报道  研究人员第一次在小鼠体内完成了全基因组RNA干扰（RNA interference，RNAi）筛查，利用它在一个鳞状细胞癌模型中快速揭示出了一些新的肿瘤生长调控子，并鉴别出了一些有潜力的治疗靶点。研究结果发表在《自然》（Nature）杂志上。

论文的资深作者、洛克菲勒大学Elaine Fuchs 说：“这项技术革新了我们现在在哺乳动物上皮组织中评估基因功能意义的速度。并且，我们的方法使得我们不仅可以靶向皮肤，还可以靶向眼睛、头颈部、乳腺和生殖道的上皮。”

全基因组RNAi筛查就是指利用小片段的RNA系统地抑制或消除成千上万的基因的表达。然而直到现在，在哺乳动物中这样的RNAi筛查还被局限在培养皿里。

2010年，Fuchs和同事们设计出了一个在活体小鼠中进行RNAi的实验方案，在胚胎上皮组织中抑制了两个皮肤癌相关基因，建立了一种新的定量检测测量它们对于下游基因的影响。今年早些时候这一研究小组发布了关于这一实验方案的一些细节。

他们最初的目的是对调控肿瘤生长的基因进行一次无偏倚的大规模筛查。“我们认为如果你能够做到一次筛查1个或2个基因，为什么不能做到一次筛查1.6万个基因？”论文的共同作者、Fuchs实验室前博士后Slobodan Beronja说。但混合这些慢病毒shRNAs的过程并不简单，这花费了研究人员3- 4个月的时间。

在这项新研究中，研究人员将靶向近16,000基因的shRNAs注入到胚胎达到9.5天的孕鼠体内。经过9天多的发育，科学家们取出胚胎，通过测序定量了各个shRNAs。

研究小组将每个shRNA的水平与初始水平进行了比较，了解每个靶基因对于生长的影响。如果一种特定的shRNA破坏了一种重要的生长介质，到18.5天时处理小鼠体内的细胞以及这些细胞中的shRNA会消失或显著减少；与之相反，如果一种shRNA破坏了一个负向生长调控因子，这些细胞会增殖，shRNA过度表达。

研究人员在一个鳞状细胞癌小鼠模型中，确定了1800个基因是正常生长的必要条件，大约160个独特的基因是肿瘤生长的调控因子，其中一些是已知的，而另一些则是意想不到的，例如Mllt6基因以往显示与白血病而非与鳞状细胞癌相关。Beronja说，其中大约有120个基因是癌症治疗的潜在靶点。

这一筛查利用了大约100窝小鼠。理论上，如果科学家们能够肯定靶向的12万个上皮细胞中每个细胞中只包含一种shRNA，实验则可以只用一只动物。但注入的病毒被动地进入到细胞内，这一过程并不完美。Beronja说，太多病毒最终感染大多数细胞，每个细胞中会包含几种shRNAs；太少病毒无法感染足够的细胞，不能将所有的shRNAs都纳入到一个胚胎中。这意味着要在病毒浓度和研究用动物数量中取得微妙的平衡。

不过，现在这些过程的步骤已经制定出来，这些shRNA文库也可以通过商业途径获得，实验方案应该相对简单。研究小组已经培训了其他的人来操作他们的技术，并愿意帮助新建立的研究团体。Beronja说：“这项研究是在一个实验室完成。我们希望传递出这样一种信息：它并不复杂。”

此外，尽管新研究的焦点是在皮肤上，新方法还适用于研究大脑、乳腺、肺和其他组织。“如果你能够感染一个皮肤细胞，那你就可以在任何的细胞中做这一点，”Beronja说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

RNAi screens in mice identify physiological regulators of oncogenic growth

Tissue growth is the multifaceted outcome of a cell’s intrinsic capabilities and its interactions with the surrounding environment. Decoding these complexities is essential for understanding human development and tumorigenesis. Here we tackle this problem by carrying out the first genome-wide RNA-interference-mediated screens in mice. Focusing on skin development and oncogenic (HrasG12V-induced) hyperplasia, our screens uncover previously unknown as well as anticipated regulators of embryonic epidermal growth. Among the top oncogenic screen hits are Mllt6 and the Wnt effector β-catenin, which maintain HrasG12V-dependent hyperproliferation. We also expose β-catenin as an unanticipated antagonist of normal epidermal growth, functioning through Wnt-independent intercellular adhesion. Finally, we validate functional significance in mouse and human cancers, thereby establishing the feasibility of in vivo mammalian genome-wide investigations to dissect tissue development and tumorigenesis. By documenting some oncogenic growth regulators, we pave the way for future investigations of other hits and raise promise for unearthing new targets for cancer therapies.