核糖核酸(RNA) 分子存在于所有活细胞中，不同类型的 RNA 具有不同的功能。例如，信使 RNA 是从 DNA 复制而来的，并带有关于如何制造蛋白质的说明。转移 RNA (tRNA) 将 mRNA 序列与其相应的氨基酸连接起来，确保蛋白质按照 DNA 的指示正确拼接在一起。

新方法实现的用于癌症诊断和预后的tRNA生物标志物

细胞自然修饰 RNA 分子以增强其稳定性、结构和功能。当这个修改过程出错时，它会对人类健康和疾病产生重要影响。就 tRNA 而言，不正确或缺失的修饰会产生有缺陷或不完整的蛋白质，tRNA 修饰失调与各种人类疾病有关，包括神经退行性疾病、代谢疾病和癌症。

tRNA 是“信息丰富”的分子，在疾病的诊断和预后方面具有巨大潜力，但由于缺乏能够以定量和具有成本效益的方式捕获这些信息的方法，迄今为止尚未被用于此类目的。例如，某些类型的癌症很难诊断，因为它们的症状是非特异性的并且可能与其他情况混淆。同时，已知某些 tRNA 修饰谱只存在于特定的癌症类型中，可以作为高度特异性的生物标志物。

能够从血液样本中分离出 tRNA 分子并量化它们的修饰可以帮助诊断癌症，而无需使用成像测试或侵入性活检。此外，tRNA 修饰的类型可以根据疾病的状态而变化，从而提供有关疾病预后的有价值信息。

目前测量 tRNA 分子的方法通常涉及下一代测序或质谱等技术，但是，这些方法在诊断方面的用途有限，因为它们要么无法检测到修饰，要么无法确定它们在 tRNA 的哪个位置。发生在。

巴塞罗那基因组调控中心 (CRG) 的研究人员通过开发一种新方法来应对这一挑战，该方法可以一步测量 tRNA 分子的丰度和修饰。该方法称为 Nano-tRNAseq，今天首次在《自然生物技术》杂志上进行了描述。

Nano-tRNAseq 基于纳米孔测序技术，这种技术可以让单个 RNA 分子通过一个小孔直接对其进行测序。构成 RNA 分子的每个核苷酸的大小和形状都略有不同，当每个核苷酸通过孔时，电流也会发生相应的变化。计算机程序检测电流的变化以识别 RNA 分子的序列，包括任何修饰。作为概念验证，研究人员使用 Nano-tRNAseq 准确测量从暴露于不同环境条件下的酵母细胞中提取的样本中的 tRNA 丰度和修饰。

该方法与传统技术相比具有显着优势。“这是我们第一次可以同时研究 tRNA 丰度和 tRNA 修饰谱。作为奖励，该方法快速、经济、高通量，并具有单分子分辨率。以前，我们依赖于两种不同的方法，这两种方法结合起来提供的信息较少，而且需要数周时间并花费数千欧元才能获得结果。Nano-tRNAseq 是成本的一​​小部分，我们可以在几天内，在不久的将来，在几个小时内得到结果”，基因组调控中心的博士候选人和该研究的第一作者摩根卢卡斯说.

该方法实现的快速数据分析对于临床决策至关重要。另一个优势是该技术所需的纳米孔测序仪体积小、重量轻，可以由笔记本电脑或便携式电池供电，便于运输到偏远地区，并可在野外或诊所使用。

研究人员指出，新方法仍然存在一些局限性，例如无法预测给定样本中哪个 tRNA 修饰失调，除非先前使用其他实验方法确定了该 tRNA 中发现的精确修饰。“虽然低等真核物种(如酵母)的 tRNA 修饰谱已得到很好的表征，但人类的情况并非如此。通过与其他方法并行使用 Nano-tRNAseq，我们可以描述整套人类 tRNA 的修饰谱，并在未来使用 Nano-tRNAseq 来识别 tRNA 的哪些变化与给定的人类疾病相关，”补充道摩根卢卡斯。

该方法由基因组调控中心 (CRG) 的 Eva Novoa 博士研究小组开发。Novoa 博士计划使用该技术来推进她由西班牙抗癌协会 (AECC) 资助的研究工作。

“tRNA 分子可以被切割成小而稳定的 RNA 片段，这些片段在血浆中循环。这些分子通常在癌症患者体内发生改变，并且为诊断和预后目的提供大量信息。Nano-tRNAseq 是一种概念验证技术，为开发一种简单、经济高效且高度精确的方法铺平了道路，该方法可以以非侵入性方式量化这些分子。我们的目标是进一步开发这项技术，并将其与人工智能工具相结合，在不到 3 小时的时间内确定生物样本的恶性程度，每个样本的成本不超过 50 欧元”，资深作者 Eva Novoa 博士说基因组调控中心的研究和研究员。

该研究由西班牙经济、工业和竞争力部以及欧洲研究委员会启动基金资助。合作者包括巴塞罗那的生物医学研究所 (IRB) 和法国南锡的 CNRS-洛林大学。