新发明可以低成本产生更多更纯的RNA
RNA链的3D插图。来源：克里斯托弗·伯格斯泰特/盖蒂图片社
马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员最近公布了他们发现的一种制造RNA的新工艺。由此产生的 RNA 比以前的任何工艺都更纯净、更丰富，并且可能更具成本效益。这项新技术消除了通往下一代 RNA 治疗药物道路上的最大绊脚石。
如果DNA是告诉我们体内的细胞制造什么蛋白质以及用于什么目的的蓝图，那么 RNA 就是将 DNA 指令传递给每个细胞内的实际蛋白质制造机器的信使。大多数情况下，这个过程完美无缺，但如果没有，当身体无法制造所需的蛋白质时，比如囊性纤维化等疾病，就会导致严重的疾病。
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治疗此类蛋白质缺陷的一种方法是使用替代缺失蛋白质的疗法。但研究人员早就知道，当身体可以自己制造所需的蛋白质时，它会更有效。这是新兴医学领域——RNA 疗法的目标。问题是，目前生产实验室制造的 RNA 的方法无法以具有成本效益的方式提供足够纯度、足够数量的 RNA。“我们需要大量的 RNA，”最近发表在《生物化学杂志》上的论文的主要作者 Elvan Cavaç 说，麻省大学阿默斯特分校的 MBA 学生，最近获得博士学位。毕业于马萨诸塞大学的化学专业。“我们开发了一种生产纯 RNA 的新工艺，由于该工艺可以重复使用其成分，产生的 RNA 比传统方法多三到十倍，因此还节省了时间和成本。”
不纯 RNA 的问题在于它会引发反应，如肿胀，这可能是有害的，甚至危及生命。例如，不纯的 RNA 会导致囊性纤维化患者肺部发炎。常规制造的 RNA 必须经过漫长而昂贵的纯化过程。“我们不必纯化 RNA，”该论文的资深作者、麻省大学化学教授 Craig Martin 说，“我们从一开始就想出了如何制造干净的 RNA。”
Cavaç、Martin 和他们的合著者详细介绍的过程包括首先增加产生 RNA 的溶液的盐度，从而抑制导致杂质的 RNA 失控产生。在这个过程中，一种称为 T7 RNA 聚合酶的酶与 DNA 启动子模板（编码特定 RNA 的特定 DNA 序列）旁边的微观磁珠“相连”。一旦聚合酶和 DNA 启动子相互作用，它们就会产生 RNA，其纯度由周围的盐溶液确保。“我们的方法，”Martin 说，“在生产纯 RNA 方面，比目前的方法好十倍以上。”
Cavaç、Martin 和他们的同事现在正转向实验，以使他们能够扩大 RNA 的生产以满足社会的需求。“这里的真正目标是，”Martin 说，“是拥有一个‘流动反应器’，或者说是一个连续的管道，你可以慢慢地将原料加入其中，并让纯 RNA 不断地从另一端出来。”
参考文献：Elvan Cavac、Luis E. Ramírez-Tapia 和 Craig T. Martin 于 2021 年 8 月在生物化学杂志上发表的“与 T7 RNA 聚合酶共同连接到珠子的 DNA 的高盐转录产生更高的高纯度 RNA 产量” 。
DOI：10.1016/j.jbc.2021.100999
这项研究得到了美国国立卫生研究院、马萨诸塞州技术转移中心和马萨诸塞州阿默斯特分校曼宁创新计划的支持。