美呼吁啟動大型RNA研究項目，堪比人類基因組計劃

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/519700.shtm

2021年以來，隨著一種新型疫苗保護數百萬人免受新冠肺炎的感染，信使RNA（mRNA）開始被更多人熟知。這種分子將DNA的密碼從細胞核中轉移出來，以指導蛋白質的產生。它只是深刻影響細胞功能的幾種類型的RNA之一。

  ?

在嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒2型的RNA分子的10個堿基中，有兩個堿基可能影響RNA功能。圖片來源：JANET IWASA AND RACHEL TORREZ

近日，美國國家科學院、工程院和醫學院（NASEM）發布報告，呼吁啟動一項為期15年的研究，對細胞中產生的數千種RNA序列及其出錯方式進行分類。這項雄心勃勃的計劃被稱為“RNome”項目，可能會刺激新的疾病治療方法、疫苗和農業創新的發展。

“RNA有巨大的力量。”美國國家環境健康科學研究所（NIEHS）科學項目主任Fred Tyson說，了解RNA生物學“可以在很多有意義的方面改變我們的生活，真正造福人類”。

RNA不僅是遺傳信息的信使，還在細胞中扮演著多種角色。轉移RNA將特定的氨基酸傳遞給核糖體，核糖體將蛋白質組合在一起，其他RNA則使基因沉默或影響其活性。這些RNA的行為不僅反映了它們的序列，還反映了它們在從細胞核輸出之前是如何被修飾的。德國法蘭克福大學的分析化學家Stefanie Kaiser說，如果RNA是一所房子，“它的修飾就是窗戶和電源插座”，使其發揮作用。

美國密歇根大學的RNA生物學家Vivian Cheung說，大多數疾病都是因RNA失調造成，包括普拉德-威利綜合征、某些肌肉萎縮癥以及癌癥。宿主細胞RNA也會被HIV和其他病毒盯上。這使得RNA成為疫苗和疾病治療的一個有希望的靶點。到目前為止，在人類RNA中已經記錄了大約50種類型的修飾。“我們知道是RNA搞砸的，但我們不知道它是如何運作的。”美國麻省理工學院的生物工程師Peter Dedon補充說。

2021年，Cheung和同事發表了一篇論文，呼吁對RNA進行大規模研究，包括其所有的修飾。NIEHS和美國國家人類基因組研究所（NHGRI）還組織了一場研討會對其進行探討。在NIEHS、NHGRI以及美國沃倫·阿爾珀特基金會的支持下，Cheung委托NASEM為RNome項目制定路線圖，該項目將生成從病毒到人類等各種生命形式中自然存在的RNA序列和修飾目錄。

“RNome比人類基因組計劃復雜得多。”美國芝加哥大學化學生物學家、NHGRI RNA研究中心負責人何川（音）補充道，對于給定的RNA分子，研究人員不僅要記錄序列，還要記錄修飾的類型和位置。

NHGRI基因組科學主任Carolyn Hutter表示，NASEM提出的不單是測序工作，而是一個專注于“賦能技術和基礎設施”的項目。它設定了一系列5年目標，并建議建立“RNA核心中心”來應對這些目標。在10年時間里，RNome項目會記錄下一些特征明確的人類細胞系中RNA的所有修飾。

NASEM發布的報告稱，美國國立衛生研究院（NIH）應與國際合作伙伴合作，建立一個集中的RNA數據庫，并制定如何描述它們的規則。

由于缺乏直接破譯RNA的實用方法，研究人員目前不得不將其轉換回DNA進行測序，這種轉換可以去除任何修飾。該報告呼吁改進色譜和質譜技術，這些技術可以識別RNA鏈上的化學修飾，但目前還無法確定它們在超過100個堿基長的序列中發生的位置。

測序公司Oxford Nanopore Technologies已經開發了直接對RNA進行測序的生化試劑盒和軟件，并正在研究捕獲修飾的方法。該公司的技術將基因鏈穿過一個微小的蛋白質孔，并從電流的變化中檢測每個堿基的身份。該公司高級計算生物學家Adrien Leger說，到今年年底，他們開發的測序儀還將可靠地檢測到每個堿基的3種最常見的修飾。