超过98%的人类基因组不编码蛋白质。全基因组关联研究表明，许多非编码区域对人类健康至关重要。非编码基因组影响基因调控和疾病，但目前仍缺乏快速识别和调控非编码元件的工具。

Neville E. Sanjana等人研究开发了一个CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats）筛选工具，采用了约18000个单链向导RNAs（single guide RNAs，sgRNAs），靶向作用于NF1、NF2和CUL3基因周围的＞70万个碱基，这三个基因参与黑色素瘤中BRAF抑制剂耐药。

目前治疗BRAF V600E突变的黑色素瘤多采用威罗菲尼（Vemurafenib），BRAF V600E突变的转移性黑色素瘤占所有黑色素瘤的50%至70%。几乎所有黑色素瘤患者在用药数月内出现威罗菲尼耐药，而存活下来的肿瘤细胞表现为恶性程度增加，并快速导致死亡。研究发现，NF1、NF2和CUL3基因中功能缺失突变导致了威罗菲尼耐药。为探索这三个基因周围非编码区域中的突变是否同样地影响了药物耐药性，研究者在各基因主要异构物（isoform）5′端和3′端的10万个碱基的区域中设计了三个sgRNA文库。对于每一个文库，研究者合成了sgRNAs池（NF1为6682个sgRNAs，NF2为6934个sgRNAs，CUL3为4699个sgRNAs，共计18315个sgRNAs），并将其克隆为慢病毒载体。然后转导至携带BRAF突变的A375人黑素瘤细胞，并在威罗菲尼和对照药物下培养14天。通过深度测序，研究者对sgRNAs表达量进行了计数。经威罗菲尼处理后，大多数sgRNAs被耗尽，但在所有文库中均发现了富集的sgRNAs，CUL3文库中富集sgRNAs的百分比最高。CUL3基因表达与威罗菲尼耐药之间呈负相关，这提示特定非编码区域的突变可能由CUL3介导。

该研究发现，调控耐药性的非编码位置含有非编码功能的预测标志。在CUL3位点，突变改变了转录因子占有率及远程和局部的表观遗传环境，影响了这些位点的基因调控和化疗耐药。该研究扩展了CRISPR集中筛选（pooled CRISPR screens）的潜能，为发现基因和阐明生物相关基因调控机制提供了工具。（作者：曹喜华)

参考文献：Science 2016;353:1545-1549