Cell Stem Cell：开发出一种能阐明异常RNA剪接导致人类疾病发生的新技术

来源：生物谷原创 2023-08-28 14:53

来自Weill Cornell医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新技术，其或能揭示异常RNA剪接诱发人类疾病的分子机制，该技术能帮助科学家们记录单一细胞中的基因突变和基因活性模式。

在克隆性血液病中，RNA剪接因子会经常发生突变，但剪接功能失调对机体造血功能的影响，目前研究人员并不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Cell Stem Cell上题为“Single-cell multi-omics defines the cell-type-specific impact of splicing aberrations in human hematopoietic clonal outgrowths”的研究报告中，来自Weill Cornell医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新技术，其或能揭示异常RNA剪接诱发人类疾病的分子机制，该技术能帮助科学家们记录单一细胞中的基因突变和基因活性模式，同时还能延伸到RNA剪接领域，更好地理解这一过程的异常是如何影响细胞的发育和行为改变，或许对于理解人类癌症和其它疾病的发生至关重要。

RNA剪接指的是将活性基因的RNA转录物进行切割并重新组装，RNA剪接是细胞中的一种基本过程，对于大多数基因的转录物都能进行剪接，且任何给定的基因都可能会产生多种不同的蛋白质，这些蛋白质在功能上具有非常微妙的差异。文章中，研究人员修饰了他们自己的一种细胞分析方法以便能以高通量的方式来获得有关RNA剪接的信息，从而就能使其适用于对组织样本的详细分析。研究人员能利用这种新方法来揭示控制RNA剪接的基因突变是如何导致名为骨髓增生异常综合征（MDS，myelodysplastic syndrome）的血液癌症的。

研究者Dan Landau说道，改变RNA剪接过程的突变是许多癌症和其它疾病发生的根源，这项研究就能帮助我们以前所未有的详细程度来追踪这些改变所产生的影响。我们的实验室一直在研究癌症的起源和进化，以及导致癌症发生的恶变前状态，为了促进这项研究，我们一直在开发一种新型的单细胞多组学技术，其能促进我们对单一细胞的多层信息进行分析，如今单细胞技术能避免分析大量细胞混合物所使用的传统方法的局限性。早在2019年，研究人员就开发了一种名为转录组基因分型（GoT，genotyping of transcriptomes）的技术，该技术首次帮助他们实现了对单一细胞中基因突变和基因表达模式的分析，而这项最新研究中，研究人员修改了用于GoT的RNA测序方法，从而也能从中获得RNA的剪接信息。

研究人员还整合了用于检测单一细胞中表面标志物的独立方法，而且由此所产生的GoT剪接技术也能记录来自单个细胞中的四个不同层次的信息。研究人员利用GoT剪接技术研究了MDS，在这种疾病中，患者的骨髓细胞中通常包含了SF3B1基因的突变，该基因在RNA剪接过程中扮演着重要角色，这种MDS患者机体的功能性红细胞水平较低，而且其骨髓中存在着大量具有特征性异常的未成熟红细胞。在GoT剪接技术的帮助下，研究人员分析了数以万计的患者机体的细胞，详细描述了参与细胞生存、成熟和其它关键过程中的基因中的异常RNA剪接事件，并揭示了这些影响在不同亚型的未成熟红细胞中是如何变化的。

开发出一种能阐明异常RNA剪接导致人类疾病发生的新技术。

图片来源：Cell Stem Cell (2023). DOI:10.1016/j.stem.2023.07.012

研究人员揭示了产生于干细胞样的骨髓细胞中的SF3B1突变是如何促使成熟过程的天平倾斜于红细胞而不是白细胞的，以及其是如何导致在MDS患者机体未成熟的红细胞中出现特征性异常的，且如何促使含有突变的细胞发生增殖并存活地更久的。Federico Gaiti博士说道，GoT剪接技术能帮助我们首次直接将SF3B1突变与在MDS患者的未成熟红细胞中所观察到的特定改变关联起来。这或许就强调了研究结果的临床意义，研究人员发现，SF3B1突变破坏了正常RNA剪接功能的基因之一就是BAX基因，其是称之为细胞凋亡的关键抗癌机制的介导子，BAX突变此前被认为与某些白血病患者对药物维奈托克(venetoclax)的耐受性有关。

利用GoT剪接技术，研究人员还在无症状的克隆性造血（CH，clonal hematopoiesis，一种血细胞类型的轻度异常增殖）患者的骨髓细胞中发现了MDS样改变，而这种情况往往涉及SF3B1的突变。研究者Landau说到，在CH患者中的发现表明，CH和明显疾病之间的界限或许是量变而并非质变，如果异常细胞的克隆相对较小，那么骨髓的其它部分就能起到补偿作用，下一步研究人员计划利用GoT剪接技术来作为一种多功能的工具，从而揭示基因突变是如何导致疾病的相关细节信息。

综上，本文研究结果表明，GoT剪接技术或能直接在人类样本中从早期的克隆性突变到明显的肿瘤进展过程来定义体细胞突变对RNA剪接的细胞类型特异性影响。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Mariela Cortés-López,Paulina Chamely,Allegra G. Hawkins, et al. Single-cell multi-omics defines the cell-type-specific impact of splicing aberrations in human hematopoietic clonal outgrowths, Cell Stem Cell (2023). DOI:10.1016/j.stem.2023.07.012