首次：納米孔測序讓流感病毒“無所遁形”

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）都是通過將分子複製到DNA中來確定的。 最近， 科學家們終於成功利用一種新的“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。

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仲介， 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， 這一技術缺陷也導至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。 這項研究著眼于信使RNA（一個傳遞來自DNA的資訊以構建蛋白質的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， 原始資料必須經過多次處理。 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被修飾的堿基進行測序將是‘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。 來源: 生物探索