研究 Fri, 03 Apr 2026

CRISPRi单核多组学筛选鉴定HOTAIRM1:长链非编码RNA调控衰老新机制

来源: Nature Aging

研究背景:lncRNA——衰老研究的"暗物质"

长链非编码RNA(lncRNA)是非编码基因组中最大的组成部分之一,长期被视为基因组的"暗物质"。近年来研究逐渐揭示,lncRNA在细胞衰老调控中发挥着关键作用——它们参与表观遗传调控、染色质重塑、基因表达编程等多个层面。然而,哪些lncRNA真正驱动衰老进程、其下游分子机制如何,一直缺乏系统性的高分辨率解析。

研究方法:CRISPRi + 单核多组学双剑合璧

本研究由朱绍轩(Shouxuan Zhu)、应苏宁(Sunyang Ying)及韩敬东(Jing-Dong J. Han)团队完成,采用了一种前所未有的高分辨率筛选策略:

  • CRISPRi干扰系统:对32种衰老相关lncRNA逐一进行系统性基因沉默扰动
  • 单核多组学测量:同步检测每个扰动条件下的基因表达变化和染色质可及性改变
  • Perturb-multiome技术:在单细胞分辨率下同时获取转录组和表观基因组数据,实现真正的"一网打尽"

核心发现:HOTAIRM1成为衰老lncRNA明星分子

通过系统筛选,研究团队锁定了一个关键的lncRNA——HOTAIRM1(HOXA transcript antisense RNA, myeloid-specific 1)。HOTAIRM1在衰老细胞中表达显著下调,其下调与DNA损伤应答通路紊乱密切相关。

机制解析:HOTAIRM1调控DNA修复基因网络

CHIRP-seq(染色质沉淀结合RNA测序)分析显示,HOTAIRM1通过直接结合染色质,调控一批DNA修复相关基因的表达。具体机制包括:

  • 维持基因组完整性相关基因的正常转录
  • 影响染色质开放状态,间接调控下游DNA修复通路
  • 与BANF1(阻止聚集蛋白1)存在功能互作,影响核膜附近基因组区域的稳定性

体内验证:小鼠肺部补充HOTAIRM1可减轻纤维化

研究最引人注目的转化发现是:在博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中,通过病毒载体向肺部补充HOTAIRM1,可显著减少纤维化面积,改善肺组织结构。这一结果直接证明HOTAIRM1的功能性衰减是衰老相关纤维化病变的重要驱动因素,也为lncRNA作为治疗靶点提供了首个直接体内验证。

研究意义与展望

本研究是lncRNA衰老调控领域里程碑式的工作:

  • 方法学突破:首次将CRISPRi筛选与单核多组学相结合,系统性解析lncRNA在衰老中的功能网络
  • 靶点价值:HOTAIRM1作为可干预靶点,提示lncRNA补充疗法(类似mRNA疗法逻辑)或可成为衰老干预新范式
  • 数据开放:所有原始数据已公开(NCBI BioProject: PRJCA057749),分析代码已在GitHub开源,促进领域快速跟进

随着单细胞多组学技术的成本持续下降,这类系统性"扰动-读取"实验将加速衰老干预靶点的发现。HOTAIRM1的故事表明,那些曾被视为"基因组噪音"的非编码RNA,正是连接衰老生物学与临床干预的关键桥梁。