2016年Nature Methods年度技術：表觀轉錄組分析

每年年底，《自然方法》Nature Methods都會對過去一年中推動生物學發展的技術方法做出回顧與總結，由此評選出當年最受矚目、影響力最大的技術。2016年，表觀轉錄組分析（Epitranscriptome analysis）榮膺Nature Methods年度生命科學技術。

Epitranscriptome一詞前使用希臘語「epi」作為前綴，它指的是添加到核糖核苷酸中的任何修飾，但不考慮該修飾的已知功能或遺傳性。科學家們越來越意識到，對核糖核苷酸的化學修飾對調控細胞特性有重要作用。表觀轉錄組學檢測方法也越來越高效。

2006年，Andrew Fire和Craig Mello因發現RNA干擾而榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。他們的成果發表後，生物學家們研究了大量非編碼RNA的功能。直到今天，該領域依舊是熱門的研究方向。目前該領域出現的問題是，RNA分子本身是如何受到調控的。更具體地說，發生於所有RNA種類中的轉錄後修飾的功能是什麼？近年的技術突破（主要是基於測序方法引發的技術突破）讓轉錄組分析（對這種RNA修飾的全基因組範圍內的分析）成為可能，並指出了表觀轉錄組的重要功能作用。

幾十年來，生物學家們很少注意RNA修飾——直到20世紀60年代和70年代之間，RNA上的表觀標記才被正式發現和報道。但當時，生物學家們關注的只有tRNA和rRNA，並且研究重點在DNA的表觀遺傳標記上。之後，研究者們發現，這種化學修飾出現在所有的RNA種類中，並且這些化學修飾會被動態地添加或刪除。這些發現引起了學界對RNA修飾的興趣。例如，去除腺苷上甲基基團的酶和阿爾茨海默病風險之間的關聯表明，RNA修飾對神經元健康有重要調節作用。Arne Klungland等人在本期Nature Methods上發表了論文，討論添加和刪除腺苷上甲基基團的酶在細胞多潛能性和減數分裂上的調控作用。

RNA修飾和癌症之間的關聯促使NIH啟動了一項研究基金，資助使用新工具、技術來評估表觀轉錄組在癌症生物學中的作用。其中一個備受關注的領域是使用CRISPR系統進行RNA標記的靶向修飾。

總的來說，對錶觀轉錄組學的功能表徵的分析仍處於起步階段；要了解這些標記的功能，必須首先確定其丰度和存在位置。

目前已知的RNA修飾超過100種。要想全面了解這些修飾，可以藉助Modomics——一個列出所有已知RNA修飾的資料庫。然而，RNA修飾種類的數目還在不斷增加中，因為科學家們一直在開發新方法來發現和定性這些化學修飾。在本期Nature Methods中，Chengqi Yi等人的綜述描述了檢測最常見修飾，例如甲基-6-腺苷、假尿苷和肌苷的最新方法。

目前，該領域的研究人員仍然需要更先進的表觀轉錄組學技術，專家們也各有想法。許多方法都依賴於基於抗體的富集，但這又帶出了非特異性的問題。因此，一些研究人員專註於新的測序技術，如納米孔或PacBio的單分子測序策略，以取得修飾的直接測序結果。

針對不同的標記，檢測的方法有所差別。對於假尿苷，改善化學標記富集策略非常實用。研究人員發現，在cDNA合成期間，當遇到核苷酸上的某些化學基團時，逆轉錄酶就會失活，並且通常會停止工作。這樣得到的獨特讀長標記可以用於分析，而且如果採用合適的軟體，研究人員就能同時分析多種類型的修飾。但是其它標記，例如腺苷到肌苷的編輯，則可以採用專門的軟體分析密碼子的變化。事實上，表觀轉錄組學領域不大可能有「一刀切」的方法，畢竟每種修飾的檢測方法不一樣，多方法結合最實用。一些更大的問題，如遺傳性問題，最終也將獲得解決。

誠然，我們對RNA修飾的了解非常有限，要做的工作還非常多，但目前已取得令人印象深刻的進展，例如已繪製了RNA修飾的粗略圖譜。(生物谷Bioon.com)

Nature Methods上的詳細內容請查看：http：//www.nature.com/nmeth/focus/moy2016/index.html