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2025年5月5日,beat365官方网站伊成器教授與中科院遺傳與發育生物學研究所王秀傑研究員合作,在《Nature Methods》期刊上發表了題為“Mild and ultrafast GLORI enables absolute quantification of m6A methylome from low-input samples”的研究論文。該研究對原有的GLORI技術進行了全面升級,顯著提高了其在痕量RNA樣品中的适用性,為表觀轉錄組學研究開辟了新的可能性。
N6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物mRNA内部最豐富的化學修飾,在mRNA的生命周期中扮演着至關重要的角色,包括可變剪接、mRNA轉運、翻譯效率及穩定性等。GLORI技術作為一種重要的m6A測序方法,能夠利用化學反應将未甲基化的腺苷轉化為肌苷,從而實現單堿基分辨率下m6A的絕對定量檢測。然而,傳統GLORI技術會導緻嚴重的RNA降解,極大地限制了其在低起始量RNA樣本中的應用。但在實際研究中,往往隻能獲取有限數量的細胞,這使得傳統GLORI方法難以發揮作用。因此,克服GLORI技術中的RNA降解問題,使其能夠兼容少量樣本,成為亟待解決的關鍵挑戰。
針對這一難題,研究團隊首先深入剖析了GLORI介導的脫氨機制,優化了反應條件,成功開發出新一代技術— GLORI 2.0。該方法采用溫和、快速、一鍋式的操作流程,能夠有效保持RNA的完整性,适合于較低的RNA起始量(圖1a)。為了進一步減少實驗過程中的樣本損失,研究團隊巧妙地設計了反轉錄沉默載體RNA。這種載體RNA在文庫制備過程中能夠被自動移除,不會對後續測序造成幹擾。通過将這種載體RNA整合到GLORI 2.0中,研究團隊進一步開發出了GLORI 3.0,實現了從幾百到幾千個細胞中生成精準的定量m6A圖譜(圖1b)。實驗結果表明,與GLORI 1.0相比,GLORI 2.0在多個方面表現出顯著的優勢:其一,GLORI 2.0大幅降低了對RNA輸入量的要求;其二,GLORI 2.0能夠檢測到更多位于低豐度mRNA上的修飾位點(圖1c);其三,除了全轉錄組測序外,GLORI 2.0還支持對特定的m6A修飾位點進行低通量檢測。GLORI 3.0的量化能力與GLORI 2.0相近,但更适用于超低RNA起始量的情況。為了驗證GLORI 3.0的實際應用價值,研究團隊利用該方法對小鼠海馬突觸和細胞質組分進行了m6A定量檢測,并成功發現突觸相關基因(如Slitrk3、Bdnf等)具有較高的修飾水平。
圖1:GLORI 2.0和3.0實現全轉錄檢測m6A修飾
(a)優化後的化學反應能夠維持RNA完整性;(b)GLORI 3.0整合了反轉錄沉默載體RNA;(c)GLORI 2.0表現出更高的檢測靈敏度。
綜上所述,經過全面升級的GLORI技術能夠高效應用于少量甚至痕量RNA樣品,這對于處理具有挑戰性的樣本(包括來自複雜組織的亞細胞成分、來自異質樣本的稀有細胞類型和亞型以及稀缺的臨床樣本)具有重要的意義。這些創新性的改進顯著提升了GLORI技術的性能,并極大地拓展了其在表轉錄組學研究中的應用範圍。
beat365官方网站伊成器教授和中科院遺傳與發育生物學研究所王秀傑研究員為本研究論文的共同通訊作者。beat365官方网站博士後孫含笑、陸博,中科院遺傳與發育生物學研究所博士後張澤宇為論文的共同第一作者。該工作得到科技部重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的資助。