Science：创新技术大大提高RNA测序精度

30亿年以来，作为承载着生命所需信息的主要载体之一，RNA一直存在一种缺陷在复制遗传信息时会造成一些错误。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出了一种修复技术，第一次使得RNA能够精确地进行校对。发表在6月23日Science杂志上的这一新成果，将提高遗传研究的精度，并有可能大大改善基于个体基因组成的医疗。

　　

生物通报道  30亿年以来，作为承载着生命所需信息的主要载体之一，RNA一直存在一种缺陷在复制遗传信息时会造成一些错误。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出了一种修复技术，第一次使得RNA能够精确地进行校对。发表在6月23日《科学》（Science）杂志上的这一新成果，将提高遗传研究的精度，并有可能大大改善基于个体基因组成的医疗。

逆转录病毒可使得RNA合成DNA，众所周知这一称作为逆转录的过程易于出错，这是因为所有病毒的进化祖先都没有精确复制遗传物质的能力。

德克萨斯大学奥斯汀分校设计的这一新技术，是一种不仅能执行逆转录，还能在复制遗传密码时“校对”其工作的酶。这种酶使得第一次能够以近乎完美的精度复制大量的RNA信息。

德克萨斯大学奥斯汀分校系统与合成生物学中心博士后Jared Ellefson说：“我们制造出了一组新酶，能够以前所未有的精度读取活细胞内的遗传信息。被进化所忽略，我们的酶可以在复制RNA时纠正一些错误。”

逆转录主要与诸如HIV一类的逆转录病毒有关，这些病毒无法精确地复制DNA，正如我们所知道的那样，随着时间的推移有可能帮助创造了物种的多样性，促成了生命的复杂性。

自从发现逆转录以来，科学家们一直利用它来更好地了解与遗传疾病和人类健康其他方面有关的遗传信息。然而，现有RNA测序技术的易出错性仍然是科学家们面对的一个问题。

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Ellefson说：“有了校对功能，我们的新酶提高了RNA测序的精度和保真度。如果不能忠实地读取RNA，我们无法准确确定细胞的内部运作。在研究实验室这些错误可导致误导性的数据，而在临床实验室则可造成潜在的误诊。”

Ellefson和研究小组利用定向进化设计出了这种新酶，来训练一种高保真（校对）DNA聚合酶利用RNA模板。这种叫做RTX的新酶保留了高精度和高效的校对功能，同时能够复制RNA。它将精度提高了至少3倍，并有可能达到10倍的精度。这种新酶可以提高利用来读取细胞RNA的一些方法。

分子生物科学教授Andy Ellington 说：“随着我们走向读取个体的转录物几乎就和测量脉搏一样容易的个体化医疗时代，测序信息的精度将变得越来越重要。这项研究的意义在于，我们现在可以一种编码我们生理学几乎所有方面的RNA转录物形式，复制大量存在于现代基因组中的RNA信息。这意味着基于基因组信息做出的诊断将更有可能是精确的。”

近年来，随着测序技术的发展，逐渐衍生出了其他的创新技术。作为测序技术的衍生，RNA测序被认为是实现精准医疗的强大助力，有助于实现更深的遗传分析和更有效的诊断治疗。

2016年3月，美国转化基因组研究所（TGen）的研究人员在Nature Reviews Genetics杂志上发表文章，介绍了RNA测序在疾病检测和疾病管理中的诸多优势，探讨了该技术在临床应用中的机遇与挑战（Nature遗传学综述：精准医疗中的RNA测序 ）。

2015年，由麻省总医院，哈佛大学主持的一项研究发现了前列腺癌细胞对一种常见的癌症治疗方法产生抗性的原因，研究人员完成了前列腺癌单个循环肿瘤细胞的RNA测序，其中找到了非经典Wnt信号所起的关键作用。这一研究成果公布在Science杂志上（Science公布单个循环肿瘤细胞RNA测序结果 ）。

长期以来让科学家们疑惑是部分的男性不育症患者似乎并不存在精子的质量和数量问题，那么如何在临床上判断男性不育，从而加以干预呢？2015年7月，来自美国韦恩州立大学的研究人员发现精子中含有丰富的RNA群，通过RNA测序他们找到一组精子RNA成分能有助于确定男性不育症。这一研究成果公布在Science translational medicine杂志上（Science子刊：RNA测序诊断男性不育症）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Synthetic evolutionary origin of a proofreading reverse transcriptase

Most reverse transcriptase (RT) enzymes belong to a single protein family of ancient evolutionary origin. These polymerases are inherently error prone, owing to their lack of a proofreading (3′- 5′ exonuclease) domain. To determine if the lack of proofreading is a historical coincidence or a functional limitation of reverse transcription, we attempted to evolve a high-fidelity, thermostable DNA polymerase to use RNA templates efficiently. The evolutionarily distinct reverse transcription xenopolymerase (RTX) actively proofreads on DNA and RNA templates, which greatly improves RT fidelity. In addition, RTX enables applications such as single-enzyme reverse transcription–polymerase chain reaction and direct RNA sequencing without complementary DNA isolation. The creation of RTX confirms that proofreading is compatible with reverse transcription.