新技术揭示了异常RNA剪接如何导致疾病
威尔康奈尔医学院、纽约基因组中心和玛格丽特公主癌症中心的研究人员领导的一项研究表明，一项使科学家能够记录单个细胞中基因突变和基因活动模式的技术已扩展到 涵盖 RNA 剪接 。多伦多。更好地了解这一过程中的畸变如何影响细胞的发育和行为对于了解癌症和其他疾病至关重要。
RNA剪接是指活性基因的RNA转录本的切割和重新组装。RNA 剪接是细胞中的一个重要过程，是在大多数基因的转录本上完成的，对于任何给定的基因都可以产生多达几种不同的蛋白质，这些蛋白质的功能至少略有不同。在 8 月 14 日发表在《Cell Stem Cell》杂志上的这项研究中，研究人员修改了他们自己的一种细胞分析方法，使其也能以“高通量”方式产生有关 RNA 剪接的信息，从而使其可用于详细分析组织样本。
研究小组利用这种新方法揭示了控制 RNA 剪接的基因突变如何导致一种称为骨髓增生异常综合征 (MDS) 的血癌。
“改变 RNA 剪接过程的突变是许多癌症和其他疾病的基础，”该研究的共同资深作者、 威尔康奈尔医学院血液学和肿瘤内科医学副教授 、核心教员Dan Landau 博士说。纽约基因组中心的博士和纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的肿瘤学家。“这项工作使我们能够以前所未有的详细程度跟踪这些变化的影响。”
该研究的共同第一作者是兰道实验室的博士后研究员 Mariela Cortés-López 博士、生物信息学专家 Paulina Chamely 和博士后研究员 Allegra Hawkins 博士。罗伯特·斯坦利博士是纪念斯隆·凯特琳癌症中心的博士后研究员。
兰道博士和他的实验室研究癌症的起源和演变以及可能导致癌症的癌前状态。为了促进他们的研究，他们一直在开发新的“单细胞多组学”技术，该技术能够分析单个细胞中的多层信息。单细胞技术避免了分析大量细胞混合物的传统方法的局限性。
2019 年，Landau 博士及其同事开发了一种称为转录组基因分型 (GoT) 的技术，该技术首次实现了单个细胞中基因突变和基因表达模式的高通量分析。在这项新研究中，研究小组修改了用于 GoT 的 RNA 测序方法，以便也可以从中获取 RNA 剪接信息。研究人员还整合了一种单独的方法来检测单细胞上的蛋白质表面标记。由此产生的“GoT-Splice”技术可以记录单个细胞的四个不同层的信息。
研究人员通过使用 GoT-Splice 研究一种 MDS 来证明 GoT-Splice 的潜力，在这种 MDS 中，患者的骨髓细胞通常含有 SF3B1突变，SF3B1 是一种在 RNA 剪接过程中发挥核心作用的基因。患有这种 MDS 类型的患者的功能性红细胞水平较低，并且他们的骨髓显示大量存在特征性异常的未成熟红细胞。
利用 GoT-Splice，该团队分析了数以万计的患者细胞，详细描述了参与细胞存活、细胞成熟和其他关键过程的基因中的异常 RNA 剪接事件，并显示了这些影响在不同亚型的未成熟血细胞中的差异。这些发现阐明了 干细胞样骨髓细胞中出现的SF3B1 突变如何使成熟过程的尺度向红细胞而不是白细胞倾斜，导致 MDS 中未成熟红细胞出现特征性异常，并允许含有突变的细胞细胞能够比其他情况下增殖并存活更长时间。
“GoT-Splice 使我们首次能够将 SF3B1 突变与 MDS 中这些未成熟红细胞中观察到的特定变化直接联系起来，”共同资深作者、兰道大学博士后研究员 Federico Gaiti 博士说。研究期间的实验室，现在是多伦多玛格丽特公主癌症中心的助理教授。
为了强调这些发现的临床相关性，研究人员发现正常 RNA 剪接被SF3B1 突变破坏的基因之一 是 BAX，它是一种称为细胞凋亡的关键抗癌机制的介质。 BAX 突变此前已被认为与某些白血病患者对维奈托克药物产生耐药性有关。
使用 GoT-Splice，研究人员还发现患有克隆性造血 (CH)(一种血细胞类型的轻度异常增殖)的无症状疾病患者的骨髓细胞出现类似 MDS 的变化，在这种情况下涉及 SF3B1 突变 。
“在慢性肝炎患者中的这一发现表明，慢性肝炎和明显疾病之间的界限更多的是定量而非定性——如果异常细胞的克隆相对较小，那么骨髓的其余部分可以补偿，”兰道博士说。也是 威尔康奈尔医学院桑德拉和爱德华迈耶癌症中心的成员 。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！