2026年6月11日，耶魯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與病理學(xué)教授樊榮與耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)和神經(jīng)外科教授陳斯迪共同在 Nature Biotechnology 發(fā)表題為 Large-scale, spatially resolved panoramic CRISPR screening in native tissue environments using Perturb-DBiT 的研究論文，報(bào)道了一項(xiàng)全新的空間功能基因組學(xué)技術(shù)——Perturb-DBiT。該技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了在完整組織環(huán)境中同時(shí)解析CRISPR遺傳擾動(dòng)及其對應(yīng)的全景式總RNA（Total RNA）響應(yīng)，為研究基因功能及其在腫瘤組織中的作用機(jī)制提供了全新工具。

Figure 1: Perterb-DBiT 技術(shù)概述。

Perturb-DBiT最早于2024年11月以預(yù)印本形式發(fā)表于bioRxiv，并于2025年進(jìn)一步更新。相關(guān)預(yù)印本至今已獲得近80次引用，受到空間生物學(xué)和功能基因組學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。作為最早報(bào)道的基于高通量測序（NGS）的空間CRISPR篩選技術(shù)，Perturb-DBiT能夠在同一組織切片中同步讀取CRISPR單導(dǎo)RNA（sgRNA）和轉(zhuǎn)錄組信息，實(shí)現(xiàn)遺傳擾動(dòng)與分子表型的直接關(guān)聯(lián)。

與現(xiàn)有空間CRISPR技術(shù)相比，Perturb-DBiT最大的突破在于其能夠獲得遺傳擾動(dòng)后的全景式總RNA響應(yīng)（Panoramic Total RNA Response）。除了傳統(tǒng)的mRNA外，平臺(tái)還能夠同時(shí)捕獲microRNA、長鏈非編碼RNA（lncRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）、小核仁RNA（snoRNA）等多種非編碼RNA分子，從而首次在空間尺度上系統(tǒng)解析遺傳擾動(dòng)引發(fā)的總RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)變化。

Figure 2: Perturb-DBiT 直接在空間組織里分析擾動(dòng)帶來的microRNA變化(a)和整個(gè)RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的分析(b)。

樊榮教授表示：“目前大多數(shù)功能基因組學(xué)研究主要關(guān)注mRNA表達(dá)變化，但大量關(guān)鍵調(diào)控實(shí)際上發(fā)生在非編碼RNA和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控層面。Perturb-DBiT讓我們能夠以更廣闊的視角觀察遺傳擾動(dòng)后的分子響應(yīng)，不僅看到編碼RNA，還能同時(shí)解析microRNA、lncRNA、tRNA等多種RNA分子在原位組織中的動(dòng)態(tài)變化，揭示遺傳擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的總RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。我們相信，這種全景式總RNA視角將推動(dòng)空間功能基因組學(xué)進(jìn)入新的發(fā)展階段。”

由于Perturb-DBiT通過測序直接識(shí)別sgRNA，而無需依賴預(yù)先設(shè)計(jì)的成像探針，因此天然兼容大規(guī)模乃至基因組尺度CRISPR文庫，為未來開展高通量空間功能篩選提供了重要基礎(chǔ)。

在本研究中，研究人員將Perturb-DBiT應(yīng)用于肺部癌癥轉(zhuǎn)移定植模型，發(fā)現(xiàn)了多種意想不到的非編碼RNA調(diào)控變化，包括microRNA-mRNA互作網(wǎng)絡(luò)重塑、長鏈非編碼RNA調(diào)控程序變化以及氨基酸特異性tRNA表達(dá)重編程等現(xiàn)象。

更重要的是，研究團(tuán)隊(duì)觀察到了傳統(tǒng)單細(xì)胞CRISPR篩選難以發(fā)現(xiàn)的空間表型，包括腫瘤定植、遷移、克隆擴(kuò)增、克隆間協(xié)同作用以及腫瘤微環(huán)境互作等關(guān)鍵過程。

陳斯迪教授表示：“生物學(xué)中的核心挑戰(zhàn)之一，是理解遺傳擾動(dòng)如何在真實(shí)組織環(huán)境中產(chǎn)生表型。Perturb-DBiT讓我們能夠在完整組織中直接連接基因型與表型，通過同時(shí)保留空間信息和測量全面RNA響應(yīng)，揭示許多過去無法觀察到的重要生物學(xué)機(jī)制。”

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，Perturb-DBiT首次將空間組學(xué)與CRISPR功能基因組學(xué)深度融合，建立了空間功能基因組學(xué)（Spatial Functional Genomics）的新框架，為癌癥、生物免疫學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、發(fā)育生物學(xué)以及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究提供了新的技術(shù)平臺(tái)。

本研究由耶魯大學(xué)樊榮實(shí)驗(yàn)室和陳斯迪實(shí)驗(yàn)室共同完成。論文共同第一作者為 Alev Baysoy, Xiaolong Tian,Paul Renauer, 和Feifei Zhang。研究還匯聚了耶魯大學(xué)病理學(xué)系 Mina L Xu、耶魯大學(xué) Mark Gerstein 教授、威斯康星大學(xué) 王岱峰教授、圣裘德兒童研究醫(yī)院遲洪波教授團(tuán)隊(duì)以及生物信息學(xué)公司 Aspect Analytics 等多方力量，是一項(xiàng)典型的跨學(xué)科合作成果。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-026-03127-y

制版人： 十一

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