专家点评Cell | 刘君团队开发FOCAS策略实现m⁶A修饰位点的全转录组功能解析

点评 | 高绍荣（中国科学院院士）、薛愿超（中科院生物物理研究所）

在RNA修饰研究中，N6-甲基腺苷（m6A）被认为是真核生物mRNA上分布最广泛且功能多样的修饰形式之一【1】。大量研究表明，m6A可通过调控RNA的剪接、稳定性、翻译及降解过程，深度参与基因表达调控【2】。与此同时，m6A修饰也存在于多类非编码RNA中，比如染色质相关调控RNA（chromatin-associated regulatory RNAs，carRNAs），并参与染色质功能调控，进一步增加了全面理解m6A作用模式的复杂性【3】。现有研究策略主要依赖对m6A调节因子的全局性干预，这种方法难以区分不同RNA分子、不同修饰位点在不同细胞环境下的功能差异，从而限制了对m6A精细调控逻辑的深入解析。

2025年12月31日，北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、北京大学核糖核酸北京研究中心刘君课题组在

Cell

基于FOCAS策略，研究者在四种人类癌细胞系中系统评估了m6A修饰对细胞增殖能力的影响，共鉴定出4,475个由m6A调控、显著影响细胞生长的功能基因。这些基因中的大多数此前未明确建立与m6A或肿瘤直接相关，提示m6A调控网络在癌细胞中的作用范围远超当前认知。进一步的位点层面分析揭示了m6A调控的高度异质性和基因背景依赖性。研究发现，即使在同一基因内部，不同m6A修饰位点也可能通过截然不同的机制影响RNA命运，从而对细胞表型产生相反的效应。这种差异主要源于不同m6A阅读蛋白的选择性结合。FOCAS使这种依赖于位点、阅读蛋白及细胞环境的m6A精细调控模式得以被系统揭示。

接下来，研究者使用FOCAS进一步探究了carRNA上m6A修饰的功能。结果显示，在三类carRNA——增强子RNA（enhancer RNAs,eRNAs）、启动子相关RNA（promoter-associated RNAs,paRNAs）及转座子来源RNA（retrotransposon RNAs,reRNA）上均鉴定出影响肿瘤增殖的关键m6A位点，表明carRNA上的m6A修饰同样具有重要的调控功能。进一步分析显示，在相同基因背景下，mRNA区域及其邻近的carRNA区域往往难以同时筛选到有效的sgRNA，而大部分携带关键m6A位点的carRNA，其邻近的编码基因与肿瘤特征具有更低的相关性。这些结果表明，携带m6A修饰的carRNA更倾向于通过反式调控作用发挥功能。

随后，研究者系统比较了FOCAS在四种细胞系中鉴定的共性和差异性关键m6A峰（FOCAS-identified Peaks, FiPeaks），并据此将m⁶A调控模式划分为四种细胞系中都作用的“广泛型”（Universal-FiPeaks）与仅在特定细胞中作用的“特异型”（Unique-FiPeaks）两类。尽管多数m6A峰在四种肿瘤细胞系中均存在，但其往往仅在单一细胞系中调控肿瘤细胞生长，提示关键m6A位点的作用并非仅由修饰是否存在决定，而更取决于具体位点本身的生物学功能。对FiPeaks所在的RNA种类进一步分析显示，Universal-FiPeaks主要富集于mRNA，其所在基因在多种肿瘤中具有一致功能并与患者预后密切相关；而Unique-FiPeaks则更倾向富集于carRNA，表明非编码RNA上的m6A修饰在肿瘤类型特异性调控中发挥重要作用。这种功能分层为RNA修饰相关靶点的精准筛选和肿瘤特异性干预策略提供了重要理论依据。

值得注意的是，FOCAS进一步揭示了m6A修饰与转录调控网络之间的耦合关系。在肝癌细胞模型中，研究者鉴定出一组受m6A调控的关键转录调节因子，靶向这些基因上的修饰呈现“模块化”的调控特征，且同一模块内的转录表达谱表现出高度一致的变化模式。其中，KCTD1被鉴定为一个此前未被报道的、受m6A调控的潜在泛癌抑癌因子，并参与调控H3K4me3组蛋白修饰水平，显示出FOCAS在发现关键功能基因及作用机制方面的独特优势。

图1. FOCAS方法鉴定肿瘤中全转录组关键m6A位点并解析其调控模式

综上所述，该研究通过FOCAS实现了对关键m6A修饰位点分辨率的精细调控功能的解析。研究结果表明，特定m6A位点本身即可作为精细的调控单元，深度参与基因表达调控及细胞命运决定。FOCAS不仅为理解m6A修饰的复杂调控逻辑提供了通用方法学框架，也为RNA修饰介导的肿瘤精准治疗研究奠定了重要基础。

北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、北京大学核糖核酸北京研究中心刘君研究员为本文的通讯作者。北京大学前沿交叉学科研究院2022级博士研究生张薪泞、北京大学生命科学学院2022级博士研究生张艺凡与2021级博士研究生刘欣宇为本文共同第一作者。北京大学生命科学学院魏文胜教授、胡婧研究员及同济大学高亚威教授为本工作提供了重要支持和贡献。

专家点评

高绍荣（中国科学院院士，同济大学生命科学与技术学院特聘教授、同济大学医学与生命科学部主任）

m6A修饰是真核生物mRNA上最丰富的修饰之一，被发现广泛参与发育中的细胞命运转变、细胞应激与稳态、肿瘤发生和免疫代谢等多种生理病理过程。近年来的研究指向其生物学功能呈现出显著的复杂性和高度的情境依赖性，其中修饰位点的功能差异性可能是功能多样化的分子基础，但是针对m6A修饰位点的研究手段，尤其是规模化手段十分有限，限制了 m6A精细调控逻辑系统性解析。

近期，北京大学刘君团队结合全转录组筛选策略和修饰靶向擦除体系，建立了从“修饰位点”层面解析m6A调控作用的FOCAS（Functional m6A Sites Detection by CRISPR-dCas13b-FTO Screening）研究策略。并在四种人类癌细胞系中系统评估了mRNA以及carRNA上参与肿瘤增殖的m6A修饰，首次系统性探究了m6A调控网络在癌细胞调控中的复杂调控模式，并初步探究了m6A修饰位点通过不同阅读蛋白和协调性网络的选择，实现对RNA转录活性，稳定性，翻译活性等多样性影响，实现保守性和多样性并存的控制策略模型，并为RNA修饰相关靶点的精准筛选和肿瘤特异性干预策略提供了重要理论依据。

值得注意的是，在早期发育和细胞分化中，同一转录本或非编码RNA上的修饰位点众多并且具有细胞特异性的动态改变，提示m6A的精细调控同样在发育中可能扮演重要角色。尤为重要的是，从众多研究者，包括我们提出的模型中可以看到，RNA修饰在RNA-染色质互作和核内结构性秩序维持可能发挥重要功能。基于调控性非编码RNA的单位点干预不仅可以影响单个转录本的自身命运，还能够实现对于染色质状态的大范围干预，这就为基于RNA修饰的表观干预策略提供可行性方案。FOCAS所建立的“特定修饰位点—功能后果”研究范式，不仅能够有效发现并解析特异发育命运调控中的关键调控位点，也将有助于特定调控功能性的干预靶点的鉴定和干预方案设计。该方案将为发育中RNA修饰介导的系统性调控网络构建，以及基于RNA和RNA修饰的细胞命运精细塑造提供重要助力。

专家点评

薛愿超（中科院生物物理研究所研究员）

RNA的m6A修饰已被确立为转录后调控的重要层级，但其功能内涵正在不断被重新定义。除了影响RNA稳定性和翻译效率之外，越来越多的证据表明，m6A还可通过改变RNA的局部结构特征，进而重塑RNA–RNA及RNA–蛋白的空间互作网络。对于非编码RNA而言，这种由修饰驱动的结构与互作重编程尤为关键，其功能往往并非源自单一线性序列信息，而是依赖于复杂的空间组织与分子协同。然而，一个长期悬而未决的问题是：在全转录组范围内，究竟哪些m6A位点真正具有功能意义，它们又是如何在分子层面发挥作用的？

北京大学刘君团队近期发表于Cell的研究为这一问题提供了新的解题思路。作者建立了一种名为FOCAS的功能位点筛选策略，使研究者能够在不扰动整体m6A修饰水平的前提下，对单个位点进行精准去除，并通过系统性功能筛选，直接锁定对细胞表型具有决定性作用的m6A位点。这一方法突破了以往依赖全局“写入—读取—去除”因子的研究范式，将m6A功能研究从“是否重要”推进到了“哪些位点重要”。

尤为引人注目的是，该研究将这一策略同时应用于mRNA和非编码RNA，揭示了二者在m6A功能层面的显著差异。相较于mRNA，非编码RNA上的m6A位点更倾向于通过反式机制参与基因表达调控，并在不同细胞类型中表现出更强的功能特异性。这一发现不仅强调了非编码RNA在m6A调控网络中的独特地位，也提示我们：RNA修饰的功能输出高度依赖其分子语境，而非简单遵循统一规则。

从更宏观的视角来看，这项研究进一步强化了一个正在形成的共识——RNA是高度结构化且具备空间组织能力的功能分子，而RNA修饰正是调控这一结构—互作网络的关键节点。在这一框架下，FOCAS所提供的位点级功能信息，使研究者得以在复杂的RNA修饰图谱中优先聚焦于那些可能真正参与染色质构象调控、转录激活或细胞命运决定的关键节点，从而为后续的机制研究提供明确靶点。

展望未来，FOCAS与RNA空间互作解析技术（如RIC-seq等）的结合，或将成为连接RNA修饰、结构构象与功能输出的重要桥梁：前者界定“功能位点”，后者描绘“空间环境”。这种多维度整合的研究策略，有望推动我们建立起RNA修饰如何塑造三维转录调控网络的因果模型，并进一步揭示非编码RNA在精细调控基因表达程序中的核心作用。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.11.037

制版人： 十一

参考文献

1. Roundtree, I.A., Evans, M.E., Pan, T., and He, C. (2017). Dynamic RNA modifications in gene expression regulation.Cell169, 1187-1200. 10.1016/j.cell.2017.05.045.

2. Deng, X., Qing, Y., Horne, D., Huang, H., and Chen, J. (2023). The roles and implications of RNA m6A modification in cancer.Nat. Rev. Clin. Oncol.20, 507-526. 10.1038/s41571-023-00774-x.

3. Liu, J., Dou, X., Chen, C., Chen, C., Liu, C., Xu, M.M., Zhao, S., Shen, B., Gao, Y., Han, D., and He, C. (2020). N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription.Science367, 580-586. 10.1126/science.aay6018.

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