2016年02月18日 星期四 23:57:08

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科學家用奈米孔定序流感病毒

取自︰Dr. Gopal MurtiGetty

取自︰Dr. Gopal MurtiGetty

以前,所有流感基因體(以及其他以RNA形式儲存其遺傳物質的病毒基因體)都是將分子復製到DNA中來確定的。

最近,科學家終於成功利用一種新的「奈米孔」(nanopore)定序技術,首次透過一個微小的分子通道來讀取RNA鏈,以獲得天然病毒基因體。 

這項研究的主要作者、美國疾病管制與預防中心(CDC)微生物學家John Barnes表示,「我們第一次可以真正開始觀察,基因體在其原始狀態的本質,這確實開闢了很多可能性。」

 

變革前的「RNA定序」

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。但許多病毒會將遺傳信息存儲為RNA,而非DNA。

據John Barnes介紹,幾乎所有的「RNA定序」都使用一種叫做逆轉錄酶的病毒酶,透過RNA複製到「定列系統的好朋友」(sequencer-friendly)的DNA鏈中完成。

而這種傳統的「RNA定序」技術,自1970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基因體進行直接定序。

 

微小但強大

如今,奈米孔提供了一種更簡單的方法來定序實際的RNA分子,如病毒基因體。這項技術基於在奈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,英國牛津奈米技術公司(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)設備,直接對RNA進行定序。同時,這項研究著眼於mRNA的轉錄物。 

John Barnes團隊將這種方法應用於A型流感的基因體,該基因體大約有13,500個RNA字母長,由8個片段組成。值得一提的是,John 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定序錯誤,原始數據必須經過多次處理。

 

技術瓶頸

在John Barnes及其他科學家的願望清單中,最重要的是鑑定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。

美國杜克大學病毒學家Bryan Cullen表示,「對於RNA被修飾的鹼基進行定序將是『一件大事』(a big deal)」。Bryan Cullen團隊於去年曾發現一種叫做m6A的標記物,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。 

儘管這些方法還不完善,但生物學家仍然對這項技術的發展感到興奮。「突然間,我們就有了這樣的技術,真是太神奇了。」Bryan Cullen總結道。

 

 

閱讀原文:https://goo.gl/1VqncX

 

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