RNA鏈的3D插圖。來源：克里斯托弗·伯格斯泰特/蓋蒂圖片社
馬薩諸塞大學阿默斯特分校的研究人員最近公布了他們發現的一種制造RNA的新工藝。由此產生的 RNA 比以前的任何工藝都更純凈、更豐富，并且可能更具成本效益。這項新技術消除了通往下一代 RNA 治療藥物道路上的最大絆腳石。
如果DNA是告訴我們體內的細胞制造什么蛋白質以及用于什么目的的藍圖，那么 RNA 就是將 DNA 指令傳遞給每個細胞內的實際蛋白質制造機器的信使。大多數情況下，這個過程完美無缺，但如果沒有，當身體無法制造所需的蛋白質時，比如囊性纖維化等疾病，就會導致嚴重的疾病。
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治療此類蛋白質缺陷的一種方法是使用替代缺失蛋白質的療法。但研究人員早就知道，當身體可以自己制造所需的蛋白質時，它會更有效。這是新興醫學領域——RNA 療法的目標。問題是，目前生產實驗室制造的 RNA 的方法無法以具有成本效益的方式提供足夠純度、足夠數量的 RNA。“我們需要大量的 RNA，”最近發表在《生物化學雜志》上的論文的主要作者 Elvan Cava? 說，麻省大學阿默斯特分校的 MBA 學生，最近獲得博士學位。畢業于馬薩諸塞大學的化學專業。“我們開發了一種生產純 RNA 的新工藝，由于該工藝可以重復使用其成分，產生的 RNA 比傳統方法多三到十倍，因此還節省了時間和成本。”
不純 RNA 的問題在于它會引發反應，如腫脹，這可能是有害的，甚至危及生命。例如，不純的 RNA 會導致囊性纖維化患者肺部發炎。常規制造的 RNA 必須經過漫長而昂貴的純化過程。“我們不必純化 RNA，”該論文的資深作者、麻省大學化學教授 Craig Martin 說，“我們從一開始就想出了如何制造干凈的 RNA。”
Cava?、Martin 和他們的合著者詳細介紹的過程包括首先增加產生 RNA 的溶液的鹽度，從而抑制導致雜質的 RNA 失控產生。在這個過程中，一種稱為 T7 RNA 聚合酶的酶與 DNA 啟動子模板（編碼特定 RNA 的特定 DNA 序列）旁邊的微觀磁珠“相連”。一旦聚合酶和 DNA 啟動子相互作用，它們就會產生 RNA，其純度由周圍的鹽溶液確保。“我們的方法，”Martin 說，“在生產純 RNA 方面，比目前的方法好十倍以上。”
Cava?、Martin 和他們的同事現在正轉向實驗，以使他們能夠擴大 RNA 的生產以滿足社會的需求。“這里的真正目標是，”Martin 說，“是擁有一個‘流動反應器’，或者說是一個連續的管道，你可以慢慢地將原料加入其中，并讓純 RNA 不斷地從另一端出來。”
參考文獻：Elvan Cavac、Luis E. Ramírez-Tapia 和 Craig T. Martin 于 2021 年 8 月在生物化學雜志上發表的“與 T7 RNA 聚合酶共同連接到珠子的 DNA 的高鹽轉錄產生更高的高純度 RNA 產量” 。
DOI：10.1016/j.jbc.2021.100999