在国家自然科学基金项目(批准号：91940303、91940306、31925011、31821004、31725009、31730111、31730062)等资助下，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲课题组、李劲松课题组及中国科学院上海营养与健康研究所杨力课题组通力合作，首次建立了特异敲低环形RNA的CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系统，并利用此系统开展环形RNA的功能筛选研究，发现了一系列影响细胞增殖和参与小鼠胚胎植入前发育的环形RNA分子。相关研究以“应用CRISPR-Cassie3系统筛选环形RNA功能研究（Screening for functional circular RNAs using the CRISPR-Cas13 system）”为题，于2020年12月7日在线发表于《自然.方法学》（Nature Methods）上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-020-01011-4。
由外显子反向剪接形成的环形RNA是一类不具有5' 帽子和3' 尾巴的共价闭合RNA分子。转录组学数据分析揭示了多达几十万个环形RNA在不同物种和细胞中差异表达，然而由于环形RNA与其对应的线形RNA在一级序列上完全重复，如何有效区分环形RNA及其对应的线形RNA分子，是环形RNA功能研究的瓶颈，也是该领域有待突破的前沿热点和难点。
该团队筛选、构建并优化了可特异敲低环形RNA的高效CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系统，在理论上可以针对任意环形RNA个体开展功能筛选，为研究相关环形RNA的功能提供了新的研究手段。
相较于传统的RNA干扰方法（包括shRNA和siRNA），创新型的CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系统能够高效地敲低环形RNA表达且不影响其亲本线形mRNA表达，呈现出了更好的环形RNA敲除效果和靶向效应。在此基础上，研究人员成功构建并利用多个RfxCas13d/BSJ-gRNA文库针对一系列人源细胞系中高表达的环形RNA开展功能靶向筛选。利用体内和体外细胞增殖筛选体系及全新的高通量CRISPR-Cas13环形RNA功能筛选计算分析流程CDCscreen，捕获到多个与细胞增殖相关的环形RNA功能分子，并发现这些环形RNA大都具有细胞类型依赖的细胞增殖调控功能。进一步研究发现，一个具有广谱细胞增殖调控作用的环形RNA（circFAM120A）主要通过干扰翻译抑制因子IGF2BP2与亲本FAM120A mRNA的结合，促进FAM120A的蛋白翻译及细胞的增殖。最后，他们还将CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA体系运用于小鼠早期胚胎发育研究，筛选并鉴定了首个参与小鼠胚胎植入前发育的环形RNA，首次证明了环形RNA参与小鼠早期胚胎发育的潜能。
该研究中，CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA筛选匹配CDCscreen计算分析的全新体系的建立，为全面深入理解环形RNA的生物学功能提供了有力的技术保障。
(a) CRISPR-Cas13系统靶向环形RNA示意图
(b) 比较Cas13a、Cas13b和Cas13d对环形RNA的敲降效果
图1 CRISPR-Cas13系统靶向RNA工作示意图及敲降效果比较