Nat Biotechnol：科学家利用长读RNA测序技术识别出了阿尔兹海默病中的关键基因表达特征

确定来自医学相关基因的RNA异构体是否具有不同的功能或许有助于促进直接对RNA异构体进行直接靶向作用从而用于人类疾病治疗。近日，一篇发表在国际杂志Nature Biotechnology上题为“Mapping medically relevant RNA isoform diversity in the aged human frontal cortex with deep long-read RNA-seq”的研究报告中，来自肯塔基大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种针对人类阿尔兹海默病的症状前疾病诊断工具。

研究者Mark T. W. Ebbert博士说道，尽管需要更好的疗法是非常明确的，但如果在症状出现之后才开始进行治疗，诸如此类治疗或许并没有太大意义；到那时，阿尔兹海默病或许已经在患者大脑中进展了很多年了，以至于大脑再也无法补偿极端的细胞死亡了。文章中，研究人员利用了一种称之为长度测序（long-read sequencing）的尖端技术进行研究，这些技术能将对DNA和RNA的分析推向一个新的水平。

单一的人类基因能产生多种不同的RNA和蛋白质分子（称之为异构体），从而就能允许其发挥多种功能，长度测序技术也能帮助研究人员从整个基因组中识别并测量单个基因的RNA异构体（亚型），同时也克服了标准短读测序的技术限制。研究者指出，作为原则的证明，我们对来自健康大脑和阿尔兹海默病患者大脑的衰老恶业皮层脑组织进行了测序，并在阿尔兹海默病患者的大脑中发现了99种RNA异构体，其水平要么会增加，要么会减少，即使其整体的基因活性并没有发生改变。

科学家利用长读RNA测序技术识别出了阿尔兹海默病中的关键基因表达特征

图片来源：Nature Biotechnology (2024). DOI:10.1038/s41587-024-02245-9

这就揭示了理解异构体及其在基因中的特殊功能，以及其在人类健康和疾病发生中重要作用的重要性，实际上，研究人员发现了1900多个基因表达的多种RNA异构体与人类疾病相关。研究者发现，其中一些基因在医学上与大脑相关疾病有关，包括阿尔兹海默病、帕金森疾病、自闭症谱系障碍和物质使用障碍（substance use disorder）等。Ebbert博士说道，理解人类基因组的这一步让人非常兴奋，但这或许并不够，我们还有更多的工作需要去完成从而理解单一RNA异构体是如何参与诸如阿尔兹海默病等人类疾病发生的，以及如何对其进行靶向治疗，如果想要彻底抵御阿尔兹海默病，我们或许还有很多工作需要去完成。

研究人员还从线粒体DNA中发现了5种新型复杂的RNA突变体，他们认为这是他们首次在人类组织中识别出这种遗传物质；尽管其表达水平较低，但这些基因仍能作为线粒体功能的特殊生物标志物，其在很多年龄相关的疾病中发挥着重要角色，理解这些新型异构体在人类健康和疾病发生过程中所扮演的重要角色非常重要，研究人员希望这些研究发现或能帮助他们寻找新型且更精准的靶点，从而开发针对人类多种复杂疾病的疗法和诊断策略。

基于研究人员开发的新方法，如今他们就能专门靶向作用促进细胞健康或功能障碍的异构体，而不是将单一的基因作为单个实体来进行处理，分析结果还能帮助揭示在基因水平上无法检测到的阿尔兹海默病的独特特征。后期研究人员还需要进行大规模的研究来更好地理解复杂疾病中的RNA模式，而深度长度RNA测序技术或许就能作为完成这项工作的必要工具。

综上，本文研究中，研究人员在医学相关基因中识别出了53个新型RNA异构体，包括集中表达水平最高的基因所形成的新型异构体，此外他们还报道了5种线粒体编码剪接RNA异构体，同时在阿尔兹海默病患者和对照个体之间还发现了99种表达有差异的RNA异构体。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Aguzzoli Heberle, B., Brandon, J.A., Page, M.L. et al. Mapping medically relevant RNA isoform diversity in the aged human frontal cortex with deep long-read RNA-seq. Nat Biotechnol (2024). doi：10.1038/s41587-024-02245-9