首次！納米孔測序讓流感病毒終於「無所遁形」｜Nature

The influenza virus is the first RNA virus to have been sequenced in its original state.Credit: Dr. Gopal Murti/Getty

4月12日，這項研究的領導者、美國疾病控制和預防中心（CDC）的微生物學家John Barnes在給bioRxiv伺服器（生命科學領域專有的預印本文獻庫）的預印本（a preprint posted）中介紹了這項工作，他說：「我們第一次可以真正開始觀察基因組在其原始狀態的本質，這確實開始開闢了很多可能性。」

變革前的「RNA測序」

RNA的化學性質類似於它的」近親」——DNA。在細胞生物中，它充當DNA編碼基因和蛋白質之間的中介，並在細胞中執行其他任務。但許多病毒（包括脊髓灰質炎病毒、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，它通過將RNA複製到「序列友好」（sequencer-friendly）的DNA鏈中完成測序，而這種傳統的「RNA測序」技術自20世紀70年代被發明以來就未改變過，這一技術缺陷也導致沒有人對上述病毒的RNA基因組進行直接測序。

微小但強大

現如今，納米孔提供了一種更簡單的方法來測序實際的RNA分子，如病毒基因組。這項技術基於在納米尺度的分子孔中施加電流，然後根據遺傳物質來測量電流的波動。

今年1月，英國牛津納米技術公司（Oxford Nanopore Technologies）的研究人員使用一種名為MinION的巧克力棒大小（a chocolate-bar-sized）的設備，直接對RNA進行測序。這項研究著眼於信使RNA（一個傳遞來自DNA的信息以構建蛋白質的RNA分子家族）的轉錄物。

Barnes的團隊將這種方法應用於甲型流感的基因組，該基因組大約有13，500個RNA字母長，由8個片段組成。值得一提的是，Barnes指出其團隊的方法還沒有準備好，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，原始數據必須經過多次處理。但是基於納米孔技術的迅速發展，Barnes希望隨著進一步的改進，能將常規流感和其他RNA病毒的直接測序變成常規。

技術瓶頸

在Barnes和其他科學家的願望清單中，最重要的是鑒定RNA化學修飾的方法。到目前為止，研究人員已經發現了100多種，但他們幾乎不知道其中的大部分在做什麼，而這很大程度上是因為不可能對它們進行一個系統的研究。

杜克大學的病毒學家Bryan Cullen說：「對RNA被修飾的鹼基進行測序將是『一件大事』（a big deal）」。他的團隊去年曾發現一種叫做m6A的標籤似乎能在小鼠感染期間改變流感基因的表達，從而促進病毒複製。「但目前檢測這些修飾的方法既費時又昂貴。」他補充道。

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

責編：艾曼

參考資料：

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