以前，所有流感基因組（以及其他以RNA形式儲存其遺傳物質(zhì)的病毒基因組）都是通過(guò)將分子復制到DNA中來(lái)確定的。最近，科學(xué)家們終于成功利用一種新的“納米孔”（nopore）測序技術(shù)首次通過(guò)一個(gè)微小的分子通道來(lái)讀取RNA鏈，獲得了天然病毒基因組。

4月12日，這項研究的領(lǐng)導者、美國疾病控制和預防中心（CDC）的微生物學(xué)家JohnBarnes在給bioRxiv服務(wù)器（生命科學(xué)領(lǐng)域專(zhuān)有的預印本文獻庫）的預印本（apreprintposted）中介紹了這項工作，他說(shuō)：“我們第一次可以真正開(kāi)始觀(guān)察基因組在其原始狀態(tài)的本質(zhì)，這確實(shí)開(kāi)始開(kāi)辟了很多可能性。”

1變革前的“RNA測序”

RNA的化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于它的”近親”——DNA。在細胞生物中，它充當DNA編碼基因和蛋白質(zhì)之間的中介，并在細胞中執行其他任務(wù)。但許多病毒（包括脊髓灰質(zhì)炎病毒、埃博拉病毒以及普通感冒病毒）將其遺傳信息存儲為RNA，而非DNA。

據Barnes介紹，幾乎所有的“RNA測序”都使用一種叫做逆轉錄酶的病毒酶，它通過(guò)將RNA復制到“序列友好”（sequencer-friendly）的DNA鏈中完成測序，而這種傳統的“RNA測序”技術(shù)自20世紀70年代被發(fā)明以來(lái)就未改變過(guò)，這一技術(shù)缺陷也導致沒(méi)有人對上述病毒的RNA基因組進(jìn)行直接測序。

2微小但強大

現如今，納米孔提供了一種更簡(jiǎn)單的方法來(lái)測序實(shí)際的RNA分子，如病毒基因組。這項技術(shù)基于在納米尺度的分子孔中施加電流，然后根據遺傳物質(zhì)來(lái)測量電流的波動(dòng)。

今年1月，英國牛津納米技術(shù)公司（OxfordNanoporeTechnologies）的研究人員使用一種名為MinION的巧克力棒大小（achocolate-bar-sized）的設備，直接對RNA進(jìn)行測序。這項研究著(zhù)眼于信使RNA（一個(gè)傳遞來(lái)自DNA的信息以構建蛋白質(zhì)的RNA分子家族）的轉錄物。

Barnes的團隊將這種方法應用于甲型流感的基因組，該基因組大約有13，500個(gè)RNA字母長(cháng)，由8個(gè)片段組成。值得一提的是，Barnes指出其團隊的方法還沒(méi)有準備好，這項工作需要大量的流感病毒，為了消除不可避免的測序錯誤，原始數據必須經(jīng)過(guò)多次處理。但是基于納米孔技術(shù)的迅速發(fā)展，Barnes希望隨著(zhù)進(jìn)一步的改進(jìn)，能將常規流感和其他RNA病毒的直接測序變成常規。

3技術(shù)瓶頸

在Barnes和其他科學(xué)家的愿望清單中，最重要的是鑒定RNA化學(xué)修飾的方法。到目前為止，研究人員已經(jīng)發(fā)現了100多種，但他們幾乎不知道其中的大部分在做什么，而這很大程度上是因為不可能對它們進(jìn)行一個(gè)系統的研究。

杜克大學(xué)的病毒學(xué)家BryanCullen說(shuō)：“對RNA被修飾的堿基進(jìn)行測序將是‘一件大事’（abigdeal）”。他的團隊去年曾發(fā)現一種叫做m6A的標簽似乎能在小鼠感染期間改變流感基因的表達，從而促進(jìn)病毒復制。“但目前檢測這些修飾的方法既費時(shí)又昂貴。”他補充道。

盡管這些方法還不完善，但生物學(xué)家仍然對很快就能以天然形式對整個(gè)病毒基因組和其他RNA分子進(jìn)行測序的可能性感到興奮。“突然間，我們就有了這樣的技術(shù)，真是太神奇了。”Bryan總結道。