Science：創(chuàng)新技術(shù)大大提高RNA測(cè)序精度
日期：2016-06-24 08:47:01
30億年以來(lái)，作為承載著生命所需信息的主要載體之一，RNA一直存在一種缺陷在復(fù)制遺傳信息時(shí)會(huì)造成一些錯(cuò)誤。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種修復(fù)技術(shù)，第一次使得RNA能夠精確地進(jìn)行校對(duì)。發(fā)表在6月23日《科學(xué)》（Science）雜志上的這一新成果，將提高遺傳研究的精度，并有可能大大改善基于個(gè)體基因組成的醫(yī)療。
逆轉(zhuǎn)錄病毒可使得RNA合成DNA，眾所周知這一稱(chēng)作為逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程易于出錯(cuò)，這是因?yàn)樗胁《镜倪M(jìn)化祖先都沒(méi)有精確復(fù)制遺傳物質(zhì)的能力。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校設(shè)計(jì)的這一新技術(shù)，是一種不僅能執(zhí)行逆轉(zhuǎn)錄，還能在復(fù)制遺傳密碼時(shí)“校對(duì)”其工作的酶。這種酶使得第一次能夠以近乎完美的精度復(fù)制大量的RNA信息。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校系統(tǒng)與合成生物學(xué)中心博士后Jared Ellefson說(shuō)：“我們制造出了一組新酶，能夠以前所未有的精度讀取活細(xì)胞內(nèi)的遺傳信息。被進(jìn)化所忽略，我們的酶可以在復(fù)制RNA時(shí)糾正一些錯(cuò)誤。”
逆轉(zhuǎn)錄主要與諸如HIV一類(lèi)的逆轉(zhuǎn)錄病毒有關(guān)，這些病毒無(wú)法精確地復(fù)制DNA，正如我們所知道的那樣，隨著時(shí)間的推移有可能幫助創(chuàng)造了物種的多樣性，促成了生命的復(fù)雜性。
自從發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄以來(lái)，科學(xué)家們一直利用它來(lái)更好地了解與遺傳疾病和人類(lèi)健康其他方面有關(guān)的遺傳信息。然而，現(xiàn)有RNA測(cè)序技術(shù)的易出錯(cuò)性仍然是科學(xué)家們面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題。
Ellefson說(shuō)：“有了校對(duì)功能，我們的新酶提高了RNA測(cè)序的精度和保真度。如果不能忠實(shí)地讀取RNA，我們無(wú)法準(zhǔn)確確定細(xì)胞的內(nèi)部運(yùn)作。在研究實(shí)驗(yàn)室這些錯(cuò)誤可導(dǎo)致誤導(dǎo)性的數(shù)據(jù)，而在臨床實(shí)驗(yàn)室則可造成潛在的誤診。”
Ellefson和研究小組利用定向進(jìn)化設(shè)計(jì)出了這種新酶，來(lái)訓(xùn)練一種高保真（校對(duì)）DNA聚合酶利用RNA模板。這種叫做RTX的新酶保留了高精度和高效的校對(duì)功能，同時(shí)能夠復(fù)制RNA。它將精度提高了至少3倍，并有可能達(dá)到10倍的精度。這種新酶可以提高利用來(lái)讀取細(xì)胞RNA的一些方法。
分子生物科學(xué)教授Andy Ellington 說(shuō)：“隨著我們走向讀取個(gè)體的轉(zhuǎn)錄物幾乎就和測(cè)量脈搏一樣容易的個(gè)體化醫(yī)療時(shí)代，測(cè)序信息的精度將變得越來(lái)越重要。這項(xiàng)研究的意義在于，我們現(xiàn)在可以一種編碼我們生理學(xué)幾乎所有方面的RNA轉(zhuǎn)錄物形式，復(fù)制大量存在于現(xiàn)代基因組中的RNA信息。這意味著基于基因組信息做出的診斷將更有可能是精確的。”
近年來(lái)，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，逐漸衍生出了其他的創(chuàng)新技術(shù)。作為測(cè)序技術(shù)的衍生，RNA測(cè)序被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的強(qiáng)大助力，有助于實(shí)現(xiàn)更深的遺傳分析和更有效的診斷治療。
2016年3月，美國(guó)轉(zhuǎn)化基因組研究所（TGen）的研究人員在Nature Reviews Genetics雜志上發(fā)表文章，介紹了RNA測(cè)序在疾病檢測(cè)和疾病管理中的諸多優(yōu)勢(shì)，探討了該技術(shù)在臨床應(yīng)用中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
2015年，由麻省總醫(yī)院，哈佛大學(xué)主持的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了前列腺癌細(xì)胞對(duì)一種常見(jiàn)的癌癥治療方法產(chǎn)生抗性的原因，研究人員完成了前列腺癌單個(gè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的RNA測(cè)序，其中找到了非經(jīng)典Wnt信號(hào)所起的關(guān)鍵作用。這一研究成果公布在Science雜志上。
長(zhǎng)期以來(lái)讓科學(xué)家們疑惑是部分的男性不育癥患者似乎并不存在精子的質(zhì)量和數(shù)量問(wèn)題，那么如何在臨床上判斷男性不育，從而加以干預(yù)呢？2015年7月，來(lái)自美國(guó)韋恩州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)精子中含有豐富的RNA群，通過(guò)RNA測(cè)序他們找到一組精子RNA成分能有助于確定男性不育癥。這一研究成果公布在Science translational medicine雜志上。
