Новая технология секвенирования поможет расшифровать механизмы заболеваний

Новые технологии, способные детально секвенировать отдельные молекулы, помогут учёным лучше понять механизмы редких нуклеотидов, которые, как считается, играют важную роль в развитии некоторых болезней.

Обзорная статья, подготовленная под руководством учёного из Бирмингемского университета, описывает, как развивающиеся технологии секвенирования преобразуют наше понимание этих молекул, что в конечном итоге приведёт к новым мишеням для лекарств. Статья опубликована в журнале Trends in Biotechnology.

Экспрессия генов для производства белка включает создание молекулы матричной РНК (mRNA). Хотя РНК, как и ДНК, состоит из четырёх нуклеотидов, некоторые из них несут химические "украшения" — эпитранскриптом. Эти модифицированные нуклеотиды — важные дополнения к генетическому коду, функции которых мало изучены, но они связаны с такими заболеваниями, как ожирение, рак и неврологические расстройства.

Хотя важность эпитранскриптома признана, его обнаружение затруднено и сопряжено с высоким уровнем ошибок.

Учёные интересовались этими редкими модифицированными нуклеотидами с момента их открытия более 40 лет назад, но их было очень сложно исследовать в конкретных генах из-за технических трудностей. Однако их важность признана, поскольку они есть у многих человеческих паразитов и вирусов. Более того, некоторые вирусы, включая коронавирус SARS-CoV-2, имеют собственные ферменты модификации РНК, изначально приобретённые у своих хозяев, но затем адаптированные для своих нужд.

До недавнего времени изучение этих модифицированных нуклеотидов было ограничено, поскольку они встречаются очень редко, а существующие технологии не были достаточно точными для их обнаружения.

Новая технология, разработанная Oxford Nanopore Technologies, обещает преодолеть текущие ограничения секвенирования благодаря высокоселективным возможностям. Выявляя конкретные нуклеотидные мишени, связанные с определёнными заболеваниями, разработчики лекарств смогут начать исследовать ингибиторные препараты, которые могут вмешиваться в работу этих молекул и влиять на прогрессирование болезни.

Ведущий автор этого международного исследования, д-р Маттиас Соллер из Бирмингемского университета (Великобритания), говорит: "Эти модифицированные нуклеотиды особенно трудно обнаружить, и ранее было невозможно с высокой достоверностью исследовать их присутствие во всём геноме".

Первый автор и стипендиат программы Schmidt Science Fellows д-р Ина Анрайтер из Университета Торонто (Канада) добавляет: "Раньше можно было смотреть только на одну модификацию за раз, но их больше одной, и они, вероятно, скрывают ещё не открытый код.

Эта новая технология действительно позволит совершить скачок в том, как мы подходим к модифицированным нуклеотидам, давая нам 'карту местности' в реальном времени, показывающую, где находятся эти молекулы в геноме и как часто они встречаются. Это будет очень важно для дальнейших исследований их функции и даст нам новое понимание того, как эти молекулы приводят к человеческим заболеваниям".

Д-р Соллер добавил: "Предстоит ещё много работы по дальнейшему развитию этих устройств для секвенирования, включая улучшение возможностей машинного обучения для интерпретации сигналов секвенирования, но прогресс происходит быстро, и я думаю, что мы увидим очень интересные результаты, полученные с помощью этой технологии".