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研究人员呼吁投资直接RNA测序

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纽约-根据薇薇安张的说法,RNA测序并没有想象中那么先进,他是密歇根大学的一名研究人员,他领导了一项研究,呼吁开发更好的方法来直接检测和表征核糖核酸。

“我们并不真正了解RNA序列,但我们确实需要了解它们,”她说。

和DNA一样,RNA碱基可以发生化学修饰;然而,可能的修饰的集合甚至更大——迄今发现的修饰超过140种,而DNA的修饰则超过40种——而流行的RNA-seq方法是基于将RNA转化为cDNA的,几乎对所有修饰都是视而不见的。

张表示:“对于SARS-CoV-2,有30到40个碱基我们不知道它们的修改身份。”“如果其中一个我们不知道的改良碱基突变了,我们永远也不会知道。”此外,随着反义寡核苷酸等RNA疗法的发展,它们“如果我们知道我们的目标是什么底层RNA,就会更好地发挥作用,”她说。

在本月发表的一篇论文中自然遗传学张和来自美国大学的5位同事列出了目前RNA测序的问题,并提出了一个大型的国际项目来解决这些问题。至少有50名其他研究人员联名支持这篇论文。

“我完全同意这是非常需要的,”西班牙基因组调控中心的研究员伊娃·玛丽亚·诺沃亚(Eva Maria Novoa)说开发了计算工具来识别修饰的RNA碱基但他没有参与这篇论文,在一封电子邮件中说。“我们现在开始认识到RNA分子中这些化学分子的生物功能和动态行为的巨大多样性。因此,这个项目将极大地有助于我们了解细胞是如何工作的以及它们是如何被调节的。”

近年来,尤其是随着单细胞转录组学的出现,首次将RNA转化为cDNA的RNA-seq方法得到了广泛应用。特殊的样品制备方法可以提供一些最常见的RNA碱基修饰的信息,如5-甲基胞嘧啶、n6 -甲基腺嘌呤和伪尿嘧啶,但在其他方面,这些信息在最流行的RNA测序方法中会丢失。

现有最好的直接分析RNA的方法,质谱和纳米孔测序,都有其局限性。质谱,特别是液相色谱串联质谱,受其所能分析的序列长度的限制,而且非常昂贵。

纳米孔测序是“Novoa说,她指出,所有现有的检测RNA修饰的算法,包括她自己的算法,都使用所谓的“后碱基调用”方法。

这两项技术是目前最有前途的技术,但“它们是否会是描述RNAome的‘正确’工具,我们还不知道,”她说。没有牛津纳米孔技术公司的直接碱基呼叫算法,“我们可能需要第三或第四种方式。

牛津纳米孔技术公司没有直接回应是否正在开发一种基址调用算法,以检测电流强度变化带来的变化。

“长期以来,我们一直主张制造一种可以从原生分子中表征碱基修饰的技术,很高兴看到vwin德赢ac米兰合作这些修饰的生物学意义被揭示出来。纳米孔平台是唯一一个可以对RNA原生形态进行测序的平台,我们正在研究分析工具,以查询RNA和DNA的修饰,”牛津纳米孔的首席技术官克莱夫·布朗(Clive Brown)在一封电子邮件中说。vwin德赢ac米兰合作

但张和她的同事们面临的挑战可能更为根本。我们知道如何绘制(改良的基底),但不知道如何制造它们,”她说。在开发新的检测技术之前,该领域需要化学标准以及操纵生物分子的工具。“有很多酶可以切割DNA,但rna酶相对较少,”她说。“对DNA来说似乎是基本的东西,但我们对RNA却没有类似的东西。”

Brown同意“缺乏可靠的碱基修饰的地面真相数据集”是一个挑战,他说Oxford Nanopore正在研究一种方法,使用合成寡核苷酸来训练算法来识别修饰。

Novoa还提议使用合成分子。这样做并不便宜——诺沃亚说她几年前就研究过这个问题她说:“但如果这是在一个大财团内以合作的方式完成的,或者与有机化学实验室合作,我相信它应该是可行的,至少可以覆盖目前已知的RNA修饰宇宙的很大一部分。”一个国际联盟正是张和她的合著者所要求的。“W“我们呼吁投资资金和基础设施,开发对全长RNA进行测序的技术,以及检测和识别所有修饰的信息学,”他们写道。“为每种修饰制定标准的创新,直接测序RNA的仪器,以及支持这些仪器和分析结果的计算方法都是需要的。”

“不可否认,直接测序RNA所需的资源、技术和信息学将达到vwin德赢ac米兰合作人类基因组计划(HGP)的规模。在人类基因组计划成功的基础上,完整的RNA序列将促进对基因调控的理解,并引领健康和医学的新前沿,”他们写道。

张网站称,她已经联系了HGP的领导人埃里克·兰德白宫科技政策办公室主任vwin德赢ac米兰合作.“他有资源,当然也有组织的诀窍,”她说。然而,他还没有对他们的提议做出回应。

在美国和欧洲已经有一些研究RNA修饰的努力。2016年,美国国家癌症研究所开始为评估RNA修饰在癌症生物学中的作用的试点和可行性研究提供资助。根据美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的RePorter数据库,迄今为止,它已在21项赠款中授予了总计390万美元。

此外,在2017年,欧洲的研究人员在Epitran的旗帜下联合起来,研究RNA修饰,Novoa说。我们没有追求‘大科学’的方法,也许是因为在欧洲,为这类努力提供资金的机会更少,但作为这个Epitran网络的一个成果,欧洲实验室之间的联合努力、正在进行的合作和新的拨款已经建立和开始了,”她说。

仪器公司,如牛津纳米孔,太平洋生物科学和Illumina,也将是推进该领域的关键,张说。

张的最终目标是揭示被RNA-seq目前的盲点所掩盖的新生物。她相信新的方法可以做到这一点。“在转移RNA中,形状是由修饰决定的,”她说,而m6A修饰会影响转录本的稳定性和翻译。“我认为它们会影响mRNA的形状,从而影响RNA和蛋白质的相互作用。我认为它是我们今天不知道的监管代码,因为我们不知道rna的拼写。”

“我认为部分问题在于DNA只有一个副本,”她说。“RNA是如此动态,有许多修饰来来去去。震级要大得多。”

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