Il team di scienziati, guidato da Bing Ren, PhD, direttore scientifico del Centro NHGRI per la genomica computazionale e funzionale e ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute, ha pubblicato i suoi risultati oggi (22 settembre 2022) sulla rivista Nature.
"La nuova tecnica consente di analizzare simultaneamente le dinamiche e le caratteristiche dell'RNA come le regioni regolatrici dei geni e le modifiche dell'RNA, il che rappresenta un progresso entusiasmante per i ricercatori", ha affermato Ren.
Le molecole di RNA sono essenziali per la vita; svolgono un ruolo fondamentale in molti processi biologici, tra cui la sintesi proteica, la segnalazione cellulare e la regolazione genetica. I livelli e l’attività delle molecole di RNA devono essere strettamente controllati all’interno di una cellula per mantenere l’omeostasi cellulare.
Nel 2014, il team di Ren ha inventato un metodo chiamato RNA-seq a singola cellula (scRNA-seq), un potente strumento che offre informazioni complete sui livelli, le funzioni e le caratteristiche delle molecole di RNA nelle singole cellule. Da allora scRNA-seq è diventata una tecnologia ampiamente utilizzata che ha fatto avanzare la comprensione da parte dei ricercatori delle complessità della biologia cellulare.
“L’RNA-seq a cellula singola ha rivoluzionato il campo fornendo un’istantanea delle singole cellule in un momento specifico”, ha affermato il co-primo autore Jingjing Li, PhD, ricercatore senior nel laboratorio di Ren. “Con il nuovo approccio, possiamo studiare non solo un’immagine statica, ma anche un film dinamico di come l’RNA cambia in risposta a eventi cellulari o perturbazioni genetiche, dandoci informazioni senza precedenti sugli intricati meccanismi regolatori dell’espressione genetica”.
I ricercatori hanno creato la tecnica scSLAM-IsoSeq basandosi su due metodi già esistenti:scSLAM-seq, che misura il tasso di sintesi delle molecole di RNA nelle singole cellule; e Iso-seq, che può catturare varie forme di molecole di RNA (isoforme). La tecnica risultante, scSLAM-IsoSeq, fornisce informazioni altamente dettagliate sulle dinamiche e le caratteristiche delle singole molecole di RNA, inclusa la velocità di produzione e degradazione dell'RNA, modelli di splicing alternativi e modifiche.
Per dimostrare le capacità di scSLAM-IsoSeq, i ricercatori dell’NHGRI hanno analizzato le dinamiche e le caratteristiche dell’RNA in due diverse condizioni di stress cellulare:shock termico e trattamento con il farmaco thapsigargin, entrambi noti per indurre una risposta allo stress cellulare. Hanno studiato queste risposte cellulari in due diversi tipi di cellule:cellule staminali embrionali di topo e cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo. Questa ricerca ha permesso al team di rivelare nuove informazioni su come le molecole di RNA rispondono a un ambiente in evoluzione. Ad esempio, hanno scoperto che le isoforme di RNA svolgono un ruolo essenziale nella risposta allo stress cellulare, suggerendo il loro potenziale come bersagli terapeutici per le malattie derivanti dallo stress cellulare.
"Crediamo che questa nuova tecnica sarà trasformativa per la biologia dell'RNA e aprirà la strada a studi futuri sulla regolazione dell'RNA, sulla riprogrammazione cellulare e sui meccanismi delle malattie", ha affermato il co-primo autore Jianan Ma, PhD, anche lui ricercatore senior nel laboratorio di Ren. .
I ricercatori intendono migliorare ulteriormente scSLAM-IsoSeq e renderlo più accessibile alla più ampia comunità scientifica per stimolare nuove scoperte nella biologia dell’RNA e nelle malattie umane.
