引言

在分子生物学的中心法则（Central Dogma）被确立后的半个多世纪里，我们对生命的理解往往停留在“DNA转录为RNA，RNA翻译为蛋白质”的线性逻辑上。然而，生命远比这套基础代码复杂得多。如果说基因组（Genome）是生命的蓝图，那么转录组（Transcriptome）就是管理这套蓝图施工的复杂指令集。而在这套指令集中，化学修饰扮演着至关重要的“批注”角色。

在超过170种已知的RNA修饰中，N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，简称m6A）无疑是近年来最耀眼的明星。但长期以来，我们缺乏一把精准的“手术刀”——一种能够针对特定转录本上的特定m6A位点进行功能验证的高通量工具。缺乏这把手术刀，我们就无法回答那个最迷人的问题：在成千上万个修饰位点中，究竟是哪一个特定的m6A决定了癌细胞的命运？

12月31日，《Cell》的研究报道“FOCAS: Transcriptome-wide screening of individual m6A sites functionally dissects epitranscriptomic control of gene expression in cancer”给出了新的研究策略。

要理解这项研究的巧妙之处，首先得理解它解决了一个什么核心难题。过去，如果我们想研究某个基因上特定m6A位点的功能，通常的做法是突变DNA序列。但这会带来一个严重的副作用：你很难分清，细胞表型的变化是因为m6A没了，还是因为基因突变本身破坏了编码信息？

为了避开这个陷阱，研究人员巧妙地结合了CRISPR技术与表观转录组学。他们开发了名为FOCAS（Functional m6A sites detection by CRISPR-dCas13b-FTO screening）的系统。该系统利用丧失核酸酶活性的dCas13b蛋白作为导航，挂载去甲基化酶FTO。

核心优势：它只改变RNA上的修饰，完全不触碰DNA序列。

研究人员在SMMC-7721（肝癌）、HepG2（肝癌）、HCT116（结直肠癌）和HeLa（宫颈癌）四种细胞系中进行了大规模测试。他们构建了一个庞大的sgRNA文库，具体数据令人震撼：包含204,832条sgRNA，精准靶向了12,118个基因。

这些sgRNA不仅覆盖了90%以上的m6A修饰基因，还兼顾了mRNA和染色质相关RNA（carRNAs）。在对TAF7基因的验证中，FOCAS系统展现了极高的特异性，成功定点清除目标位点的m6A修饰，且没有引发脱靶效应（Off-target effects）。相比于那些会引起基因组永久损伤的基因编辑工具，FOCAS显得更加温柔且精准。

有了这把“手术刀”，研究人员开始对癌细胞进行全景式的扫描，旨在找出那些真正影响癌细胞适应性（Cell Fitness）的m6A位点。结果出人意料。

在筛选出的数万个m6A位点中，研究人员鉴定出了4,475个“m6A功能基因”（FiGenes）。这仅仅占所有被靶向基因的约20%。

数据启示：

这个比例显著高于传统的基于Cas9的基因敲除筛选（通常约为11%）。这意味着在癌细胞中，通过微调RNA修饰来调控生存，可能比直接开关基因表达更为普遍和灵活。

更值得关注的是，这些FiGenes绝大多数（95.8%）在现有的癌症基因普查（Cancer Gene Census）数据库中未被注释为已知的癌基因或抑癌基因。这意味着FOCAS挖掘出了一座巨大的潜在癌症治疗靶点金矿。

数据进一步显示，这些功能性位点不仅仅分布在编码蛋白质的mRNA上，还大量存在于非编码RNA，特别是染色质相关RNA（carRNAs）上。包括增强子RNA（eRNAs）、启动子相关RNA（paRNAs）和逆转录转座子RNA（reRNAs）。这直接挑战了过去那种“只有mRNA修饰才重要”的狭隘观点，提示我们非编码RNA上的m6A修饰在调控染色质状态和基因转录方面扮演着核心角色。

在传统认知中，我们倾向于认为某个基因上的m6A修饰功能是单一的。但FOCAS的数据展示了一个极其复杂的图景：在同一个基因内部，不同位置的m6A位点竟然可以发挥截然相反的功能。

研究发现，在SMMC-7721细胞中，有700个基因同时受到了两种不同sgRNA的调节：一组导致细胞适应性下降（Dropout，抑制生长），而另一组则导致细胞适应性增强（Enrich，促进生长）。去除同一个基因上不同位置的m6A，会产生完全相反的表型。研究人员通过AMOTL1基因深入剖析了这一机制：

● sgAMOTL1-D（导致生长抑制）：

靶向区域的m6A原本结合阅读器蛋白IGF2BP2（负责稳定RNA）。擦除修饰后，RNA失去保护，稳定性下降，导致癌细胞生长受抑。

● sgAMOTL1-E（导致生长促进）：

靶向区域的m6A原本结合阅读器蛋白YTHDF2（负责降解RNA）。擦除修饰后，RNA逃脱了降解，表达量上升，反而促进了癌细胞增殖。

这是一个非常精彩的发现。它证明了m6A调控不是简单的“开关”，而是一套复杂的“编程语言”。同一个基因的不同部位，通过招募不同的阅读器蛋白（Readers），实现了精细的命运调控。

FOCAS平台在四种不同癌细胞系中的平行筛选，让我们得以探讨进化生物学层面的问题。研究人员将鉴定出的28,111个m6A峰（PanPeaks）分为三类，数据分布非常耐人寻味：

独特峰 (Unique)

48.6%

共享峰 (Shared)

34.1%

通用峰 (Universal)

17.3%

通用峰主要分布在编码区，涉及染色质组织和转录调节等核心过程，这就像是一套维持细胞生存的“底层代码”。

相比之下，独特峰更多分布在非编码区（如内含子），且大量富集在非编码RNA上。它们与细胞类型特异性的通路高度相关，例如在肝癌中富集于代谢通路。这种分布逻辑揭示：癌细胞一方面保留了保守的调控机制（通用法则），另一方面利用非编码区的m6A适应特定的微环境（独特方言）。

在生命科学中，不同的调控层级之间往往存在着紧密的“串台”（Crosstalk）。FOCAS研究首次在大规模水平上证实了m6A修饰（RNA层面的表观遗传）与组蛋白修饰（DNA层面的表观遗传）之间的深度关联。

研究人员发现，约40%的通用型FiGenes直接参与了转录调控。最引人注目的是一个包含KCTD1、SETD1B和INTS11的模块。

KCTD1是本研究发现的一个潜在强效抑癌基因。数据显示，在SMMC-7721细胞中，利用CRISPR靶向去甲基化SETD1B或INTS11上的m6A位点，会导致细胞内H3K4me3（一种转录激活标志）水平显著上升。这种变化揭示了一个精妙的反馈回路：

RNA上的m6A修饰，通过调控特定的转录因子或染色质修饰酶（如SETD1B），反过来影响了染色质的开放状态和组蛋白修饰，进而重塑了整个转录组的景观。

纵观整项研究，我们不仅看到了FOCAS这一强大工具的威力，更看到了它所揭示的生物学复杂性。过去针对m6A的抗癌策略往往类似于“地毯式轰炸”（如全局抑制METTL3或FTO），虽然有效，但伴随着破坏管家功能的风险。

FOCAS的数据以扎实的事实告诉我们：m6A的功能是高度依赖于上下文（Context-dependent）的。未来的RNA疗法必须是精准的。我们需要识别那些对癌细胞生存至关重要、且具有肿瘤特异性的“阿喀琉斯之踵”。

从“平均值”走向“分辨率”，从“全局干扰”走向“定点手术”，FOCAS技术的出现，标志着我们对RNA世界的探索进入了精准操控的新时代。而在那片浩瀚的转录组“暗物质”中，还有多少未知的调控逻辑等待着我们去解码？

这，或许是生命科学最迷人的地方。

参考文献

Zhang X, Zhang Y, Liu X, Liu C, Liu Y, He Y, Qiu Y, Sun L, Hu J, Gao Y, Wei W, Liu J. FOCAS: Transcriptome-wide screening of individual m6A sites functionally dissects epitranscriptomic control of gene expression in cancer. Cell. 2025 Dec 31:S0092-8674(25)01372-8. doi: 10.1016/j.cell.2025.11.037. Epub ahead of print. PMID: 41478283.

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