真核生物的非編碼RNA廣泛參與了關鍵性細胞功能的調控。隨著測序技術的飛速發展，研究者們發現了越來越多的新型非編碼RNA，比如lncRNA、環狀RNA、piRNA等等。非編碼RNA的豐度、保守性、結構和功能多樣性，不僅豐富了我們的細胞生物學知識，還挑戰了我們一直以來對真核生物基因組的認識。

目前許多非編碼RNA的具體功能和作用機制還鮮為人知。美國麻省理工的副教授盧冠達(Timothy Lu)在七月十六日的Molecular Cell雜志上發表文章，闡述了一項最新技術在非編碼RNA研究領域的應用前景。盧冠達(Timothy Lu)博士是生物工程、電子工程及計算機科學系的副教授，這位青年科學家曾被麻省理工的百年期刊《技術評論》評為世界青年科技創新家。

這篇文章介紹了一個以CRISPR-Cas9為基礎的基因組靶向技術，CRISPR-Display (CRISP-Disp)。這一技術是John Rinn博士開發的，能將大片段的非編碼RNA送到指定基因組位點。Rinn博士曾被評為2009年美國國內撼動科學界的青年英才，是RNA領域的著名青年科學家。（相關報道：Nature子刊開發CRISPR系統新功用）

細菌一直在與病毒或入侵核酸進行斗爭，為此它們演化出了多種防御機制，CRISPR/Cas適應性免疫系統就是其中之一。規律成簇的間隔短回文重復CRISPR與內切酶Cas9的組合，可以在引導RNA的指引下，靶標并切割入侵者的遺傳物質。

2012年研究者們利用這一特點，將CRISPR系統發展成了強大的基因組編輯工具。該系統使用簡單而且擴展性強，很快便成為了生物學領域的香餑餑。2015年基因組編輯熱潮在持續發酵，CRISPR/Cas9仍舊是最引人注目的話題之一，相關論文被大量下載和引用。

在CRISP-Disp系統中，失去催化活性的dCas9作為可編程的DNA結合蛋白，其特異性由引導RNA（gRNA）決定，gRNA上融合有異源的效應結構域。研究人員摸索出的gRNA-ncRNA融合方法，能將非編碼RNA帶到特定DNA位點，同時不影響dCas9的功能和活性。盧冠達(Timothy Lu)認為，這個系統在合成生物學和非編碼RNA機理研究中具有非常大的應用潛力。

對合成生物學研究者來說，CRISP-Disp的靈活性、模塊化和多重化特性是很有吸引力的。據介紹，CRISP-Disp系統可以容納約4.8 kb的RNA結構域，這相當于天然lncRNA的長度。除了lncRNA以外，研究人員還對各種天然和人工非編碼RNA進行了測試。研究表明，gRNA可以偶聯多個非編碼RNA結構域，這些結構域可以同時且獨立的起作用。用CRISP-Disp招募RNA-蛋白復合體到特定位點，可以設計出復雜的基因調控回路。

除了合成生物學應用，CRISP-Disp還是一個研究非編碼RNA功能的強大工具，包括近來備受關注的lncRNA。盡管人們為了理解lncRNA的功能和作用機制已經做出了很多努力，但能夠全面靶標和分析lncRNA的平臺并不多，還有很多問題沒有得到解答。舉例來說，一個lncRNA片段是如何激活基因表達的？是這個片段的轉錄本在起作用，還是它本身的序列在起作用？CRISP-Disp可以用來解決這個問題，揭示lncRNA在表觀遺傳學修飾、染色質重塑或者轉錄調控中做出的貢獻。

還有一些非編碼RNA也涉及了基因表達的激活。舉例來說，在很多情況下基因表達需要增強子區域轉錄的RNA（eRNA）。然而，我們至今還不清楚eRNA究竟是如何起作用的，比如它可能改變DNA的拓撲結構，讓增強子和啟動子靠近。如果eRNA的激活功能是其序列的內在特性，那么將它添加到CRISP-Disp系統中就可以活化指定位置的任何基因。但就目前的研究結果來看，eRNA并沒有在這個體系中起到強力的基因激活作用。這些結果支持了之前人們提出的假說，該假說認為eRNA可能是基因座特異性增強子復合體中的一個元件。

文章指出，目前CRISP-Disp還需要進一步測試，明確它用于各種人工和天然非編碼RNA時的局限。這一技術將成為一個廣泛適用的研究工具，幫助人們將非編碼RNA帶到特定的基因組位點，在那里實現各種各樣的功能。

生物通編輯：葉予

生物通推薦原文：

Putting Non-coding RNA on Display with CRISPR

Multiplexable, locus-specific targeting of long RNAs with CRISPR-Display