El equipo de científicos, dirigido por Bing Ren, PhD, director científico del Centro NHGRI de Genómica Computacional y Funcional e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, publicó sus hallazgos hoy (22 de septiembre de 2022) en la revista Nature.
"La nueva técnica permite analizar simultáneamente la dinámica del ARN y características como las regiones reguladoras de genes y las modificaciones del ARN, lo que supone un avance apasionante para los investigadores", afirmó Ren.
Las moléculas de ARN son esenciales para la vida; Desempeñan un papel fundamental en muchos procesos biológicos, incluida la síntesis de proteínas, la señalización celular y la regulación genética. Los niveles y la actividad de las moléculas de ARN deben controlarse estrictamente dentro de una célula para mantener la homeostasis celular.
En 2014, el equipo de Ren inventó un método llamado RNA-seq unicelular (scRNA-seq), una poderosa herramienta que ofrece información completa sobre los niveles, funciones y características de las moléculas de ARN en células individuales. Desde entonces, scRNA-seq se ha convertido en una tecnología ampliamente utilizada que ha avanzado la comprensión de los investigadores sobre las complejidades de la biología celular.
"La secuenciación de ARN unicelular revolucionó el campo al proporcionar una instantánea de células individuales en un momento específico", dijo el coautor principal Jingjing Li, PhD, investigador principal en el laboratorio de Ren. "Con el nuevo enfoque, podemos estudiar no sólo una imagen estática, sino también una película dinámica de cómo cambia el ARN en respuesta a eventos celulares o perturbaciones genéticas, lo que nos brinda información sin precedentes sobre los intrincados mecanismos reguladores de la expresión genética".
Los investigadores crearon la técnica scSLAM-IsoSeq basándose en dos métodos previamente existentes:scSLAM-seq, que mide la tasa de síntesis de moléculas de ARN en células individuales; e Iso-seq, que puede capturar diversas formas de moléculas de ARN (isoformas). La técnica resultante, scSLAM-IsoSeq, proporciona información muy detallada sobre la dinámica y las características de las moléculas de ARN individuales, incluida la tasa de producción y degradación del ARN, patrones de empalme alternativos y modificaciones.
Para demostrar las capacidades de scSLAM-IsoSeq, los investigadores del NHGRI analizaron la dinámica y las características del ARN en dos condiciones de estrés celular diferentes:choque térmico y tratamiento con el fármaco tapsigargina, ambos conocidos por inducir una respuesta de estrés celular. Estudiaron estas respuestas celulares en dos tipos de células diferentes:células madre embrionarias de ratón y células madre pluripotentes inducidas por humanos. Esta investigación permitió al equipo revelar conocimientos novedosos sobre cómo responden las moléculas de ARN a un entorno cambiante. Por ejemplo, descubrieron que las isoformas de ARN desempeñan funciones esenciales en la respuesta al estrés celular, lo que sugiere su potencial como dianas terapéuticas para enfermedades derivadas del estrés celular.
"Creemos que esta nueva técnica será transformadora para la biología del ARN y allanará el camino para futuros estudios sobre la regulación del ARN, la reprogramación celular y los mecanismos de enfermedades", dijo el coautor principal Jianan Ma, PhD, también investigador principal en el laboratorio de Ren. .
Los investigadores planean mejorar aún más scSLAM-IsoSeq y hacerlo más accesible a la comunidad científica en general para estimular nuevos descubrimientos en biología del ARN y enfermedades humanas.
