Một nhóm dẫn đầu bởi một nhà khoa học y sinh tại Đại học California, Riverside, đã phát triển một phương pháp giải trình tự RNA mới — “Hiển thị toàn cảnh RNA bằng cách khắc phục trình tự hủy bỏ biến đổi RNA,” hay PANDORA-seq — có thể giúp phát hiện ra nhiều biến đổi nhỏ. RNA mà trước đây không thể phát hiện được.
>> Tham khảo: Những tiến bộ trong chất xúc tác tách nước.
RNA đóng vai trò trung tâm trong việc giải mã thông tin di truyền trong DNA để duy trì sự sống của sinh vật. Nó thường được gọi là phân tử trung gian được sử dụng để tổng hợp protein từ DNA. Các tế bào chứa đầy các phân tử RNA ở dạng phức tạp và đa dạng, hai loại chính là RNA ribosome hoặc rRNA; và chuyển RNA, hoặc tRNA; chúng tham gia vào quá trình tổng hợp prôtêin.
RNA nhỏ đóng vai trò thiết yếu đối với sức khỏe và bệnh tật, bao gồm ung thư, tiểu đường, bệnh thần kinh và vô sinh. Ví dụ về RNA nhỏ là microRNA; ARN tương tác piwi, hoặc piARN; và RNA nhỏ có nguồn gốc từ tRNA, hoặc tsRNA. Các RNA nhỏ có thể được sửa đổi bởi các nhóm hóa học và do đó có được các chức năng mới.
Sự phát triển của các công nghệ giải trình tự RNA thông lượng cao — rất hữu ích để kiểm tra số lượng và trình tự RNA trong một mẫu sinh học — đã khám phá ra một danh mục mở rộng của các quần thể RNA nhỏ giúp tinh chỉnh biểu hiện gen và bảo vệ bộ gen.
>> Tham khảo: Pin giấy có công tắc nước.
Qi Chen, trợ lý giáo sư khoa học y sinh tại Trường Y khoa UCR cho biết: “PANDORA-seq có thể được sử dụng rộng rãi để lập hồ sơ cảnh quan RNA nhỏ trong các điều kiện sinh lý và bệnh tật khác nhau để tạo điều kiện phát hiện ra các RNA nhỏ điều tiết quan trọng liên quan đến các điều kiện này”. , người đứng đầu nghiên cứu được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Cell Biology.
Các RNA nhỏ đã biến đổi khoác lên mình một ‘chiếc áo choàng tàng hình’ khiến chúng không bị phát hiện bởi các phương pháp giải trình tự RNA truyền thống. Có bao nhiêu RNA biến đổi như vậy? Nguồn gốc của các trình tự này là gì? Và chức năng sinh học của chúng chính xác là gì? Đây là những câu hỏi PANDORA-seq có thể trả lời.”
PANDORA-seq sử dụng phương pháp xử lý enzym từng bước để loại bỏ các sửa đổi RNA quan trọng, sau đó loại bỏ lớp áo tàng hình được sử dụng bởi các RNA nhỏ đã sửa đổi.
Tong Zhou, nhà tin sinh học tại Đại học Nevada, Trường Y khoa Reno và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “PANDORA-seq đã mở chiếc hộp chứa các RNA nhỏ của Pandora. “Bây giờ chúng ta có thể khiêu vũ với những đối tác từng vô hình này trong phòng khiêu vũ RNA.”
>> Tham khảo: Vật liệu đơn giản này có thể lọc khí carbon dioxide từ ống khói nhà máy điện.
Theo Chen, PANDORA-seq đã phát hiện ra một bối cảnh RNA nhỏ đáng ngạc nhiên bị chi phối bởi tsRNA và RNA nhỏ có nguồn gốc từ rRNA, hay rsRNA, thay vì microRNA, trước đây được cho là chi phối nhiều mô và tế bào của động vật có vú.
“Với PANDORA-seq, chúng tôi đã tìm thấy các động lực microRNA/tsRNA/rsRNA chưa từng có khi các tế bào soma được lập trình lại thành các tế bào gốc đa năng cảm ứng, được tạo ra bởi các tế bào trưởng thành và có các đặc tính tương tự như các tế bào gốc phôi, khiến chúng có khả năng biệt hóa thành tất cả loại tế bào của cơ thể,” Sihem Cheloufi, trợ lý giáo sư hóa sinh tại UCR và là đồng tác giả của bài báo cho biết. “Một số tsRNA và rsRNA có thể tác động đến quá trình tổng hợp protein và thậm chí ảnh hưởng đến sự biệt hóa dòng tế bào gốc phôi trong tế bào gốc phôi.”
Chen giải thích rằng các loại RNA nhỏ được nghiên cứu nhiều nhất hiện nay ở động vật có vú là microRNA, có nhiều trong các tế bào soma của động vật có vú và kiểm soát loại và số lượng protein mà tế bào tạo ra; và piRNA, chủ yếu được biểu hiện trong tinh hoàn và điều chỉnh sự phát triển của tế bào mầm.
Ông nói: “Hiện tại, những RNA nhỏ này có thể được định hình một cách toàn diện bằng các phương pháp thông lượng cao như giải trình tự RNA. “Tuy nhiên, các giao thức giải trình tự RNA nhỏ được sử dụng rộng rãi có những hạn chế nội tại, khiến một số RNA không mã hóa nhỏ đã sửa đổi nhất định không bị phát hiện trong quá trình giải trình tự RNA. PANDORA-seq khắc phục những hạn chế này.”
Junchao Shi, một nghiên cứu sinh tiến sĩ làm việc trong phòng thí nghiệm của Chen và là tác giả đầu tiên của bài báo nghiên cứu, rất hào hứng với việc sử dụng PANDORA-seq.
>> Tham khảo: Điều khiển từ xa để chuyển gen.
Ông nói: “Phương pháp mới có thể cách mạng hóa quan điểm về các cảnh quan RNA nhỏ. “Thành thật mà nói, tất cả các nghiên cứu trước đây sử dụng trình tự RNA truyền thống có thể cần phải được xem xét lại.”
Cheloufi cho biết nhóm hiện muốn hiểu cách tsRNA/rsRNA được tạo ra, cách chúng hoạt động trong tế bào gốc và cách chúng điều phối các quyết định về số phận của tế bào trong quá trình phát triển.
“Câu trả lời cho những câu hỏi này là kịp thời để phát triển các công cụ chẩn đoán, xác định các mục tiêu điều trị và thúc đẩy y học tái tạo,” cô nói.
Trong khi phát triển PANDORA-seq, Chen đã nhớ đến câu chuyện ngụ ngôn về người mù và con voi, câu chuyện dạy rằng sự thật chỉ được tiết lộ khi các phần khác nhau kết hợp với nhau.
Ông nói: “Đôi khi chúng ta quên mất bức tranh toàn cảnh, chỉ tập trung vào một phần nhỏ của nó. “Có lẽ cách duy nhất để đạt được sự thật toàn diện – bức tranh toàn cảnh – là vượt qua ranh giới hiểu biết của chúng ta và xác nhận sự thật được tiết lộ bằng công nghệ mới được phát minh.”
>> Tham khảo: Mạch sinh học tổng hợp có thể phản hồi trong vòng vài giây.
Reuben Franklin, một nghiên cứu sinh tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Cheloufi và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Thật thú vị khi quan sát qua các thấu kính của kính hiển vi trong phòng thí nghiệm về sự thay đổi sâu sắc số phận của tế bào trong quá trình tái lập trình và biệt hóa tế bào”. “Nhưng PANDORA-seq cho phép chúng tôi nghe lén những người chơi phân tử trong các quá trình này.”
