以前，所有流感基因組（以及其他以RNA形式儲存其遺傳物質的病毒基因組）都是通過將分子復制到DNA中來確定的。最近，科學家們終于成功利用一種新的“納米孔”（nopore）測序技術首次通過一個微小的分子通道來讀取RNA鏈，獲得了天然病毒基因組。

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JohnBarnes在給bioRxiv服務器（生命科學領域專有的預印本文獻庫）的預印本（apreprintposted）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(tài)的本質，這確實開始開辟了很多可能性。”

1變革前的“RNA測序”

RNA的化學性質類似于它的”近親”——DNA。在細胞生物中，它充當DNA編碼基因和蛋白質之間的中介，并在細胞中執(zhí)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(jù)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復制到“序列友好”（sequencer-friendly）的DNA鏈中完成測序，而這種傳統(tǒng)的“RNA測序”技術自20世紀70年代被發(fā)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。

2微小但強大

現(xiàn)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。這項技術基于在納米尺度的分子孔中施加電流，然后根據(jù)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（OxfordNanoporeTechnologies）的研究人員使用一種名為MinION的巧克力棒大?。╝chocolate-bar-sized）的設備，直接對RNA進行測序。這項研究著眼于信使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于甲型流感的基因組，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(shù)據(jù)必須經(jīng)過多次處理。但是基于納米孔技術的迅速發(fā)展，Barnes希望隨著進一步的改進，能將常規(guī)流感和其他RNA病毒的直接測序變成常規(guī)。

3技術瓶頸

在Barnes和其他科學家的愿望清單中，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(jīng)發(fā)現(xiàn)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行一個系統(tǒng)的研究。

杜克大學的病毒學家BryanCullen說：“對RNA被修飾的堿基進行測序將是‘一件大事’（abigdeal）”。他的團隊去年曾發(fā)現(xiàn)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，從而促進病毒復制。“但目前檢測這些修飾的方法既費時又昂貴。”他補充道。

盡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。