Science子刊：新一代RNA芯片

由维也纳大学领导的一个国际研究小组成功地开发出了一种具有更高化学反应性和光敏性的新型RNA构建模块。这可以大大缩短用于生物技术和医学研究的RNA芯片的生产时间。现在，这些芯片的化学合成速度是原来的两倍，效率是原来的七倍。这项研究的结果最近发表在著名杂志《科学进展》上。

在2019冠状病毒病大流行期间，mRNA疫苗等基于RNA的医疗产品的出现和批准，使RNA分子进入了公众视野。RNA(核糖核酸)是一种携带信息的聚合物——一种由相似的亚基组成的化合物——但其结构和功能的多样性远高于DNA。大约40年前，一种化学合成DNA和RNA的方法被开发出来，其中任何序列都可以用磷酰胺化学方法从DNA或RNA构建块组装起来。核酸链的组装是利用这些特殊的化学构件(磷酰胺)一步一步进行的。每个构建块都携带化学“保护基团”，防止不必要的反应，并确保在核酸链中形成自然连接。

克服挑战

这种化学方法也用于微芯片(微阵列)的生产，在这种芯片中，数百万个独特的序列可以在指甲大小的固体表面上同时合成和分析。虽然DNA微阵列已经被广泛应用，但由于RNA的稳定性较低，将该技术应用于RNA微阵列已被证明是困难的。

2018年，维也纳大学展示了如何通过光刻技术生产高密度RNA芯片:通过精确定位一束光，表面上的区域可以通过光化学反应为下一个构建块的附着做好准备。虽然这是世界上第一份报告，并且仍然是无与伦比的，但这种方法存在生产时间长、产量低和稳定性差的问题。这种方法现在已经有了很大的改进。

新一代RNA构建模块的开发

维也纳大学无机化学研究所的一个研究小组与法国蒙彼利埃大学的Max Mousseron生物分子研究所合作，现在已经开发出一种具有更高化学反应性和光敏性的新版本RNA构建块。这一进步大大缩短了RNA芯片的生产时间，使合成速度提高了两倍，效率提高了七倍。这种创新的RNA芯片可用于筛选数以百万计的候选RNA，以获得广泛应用的有价值的序列。

无机化学研究所助理教授Jory Lietard说:“用我们早期的装置制造含有功能性RNA分子的RNA微阵列是根本无法实现的，但现在使用丙酰氧甲基(PrOM)保护基团的改进工艺已经成为现实。”

作为这些改进的RNA芯片的直接应用，该出版物的特点是RNA适体的研究，特异性结合靶分子的小寡核苷酸。选择了两个“发光”适配体，它们在与染料结合时产生荧光，并在芯片上合成了数千个这些适配体的变体。一个单一的结合实验足以同时获得所有变异的数据，这为鉴定具有更好诊断特性的改良适配体开辟了道路。

“高质量的RNA芯片在快速发展的非侵入性分子诊断领域尤其有价值。Jory Lietard小组的博士候选人Tadija kekiki说:“新的和改进的RNA适体受到了人们的追捧，比如那些可以实时跟踪激素水平或直接从汗液或唾液中监测其他生物标志物的RNA适体。”

这项工作得到了国家研究局/奥地利科学基金(FWF国际项目I4923)的联合资助。