以前，所有流感基因组（以及其他以RNA形式储存其遗传物质的病毒基因组）都是通过将分子复制到DNA中来确定的。最近，科学家们终于成功利用一种新的“纳米孔”（nopore）测序技术首次通过一个微小的分子通道来读取RNA链，获得了天然病毒基因组。

The influenza virus is the first RNA virus to have been sequenced in its original state.Credit: Dr. Gopal Murti/Getty

4月12日，这项研究的领导者、美国疾病控制和预防中心（CDC）的微生物学家John Barnes在给bioRxiv服务器（生命科学领域专有的预印本文献库）的预印本（a preprint posted）中介绍了这项工作，他说：“我们第一次可以真正开始观察基因组在其原始状态的本质，这确实开始开辟了很多可能性。”

变革前的“RNA测序”

RNA的化学性质类似于它的”近亲”——DNA。在细胞生物中，它充当DNA编码基因和蛋白质之间的中介，并在细胞中执行其他任务。但许多病毒（包括脊髓灰质炎病毒、埃博拉病毒以及普通感冒病毒）将其遗传信息存储为RNA，而非DNA。据Barnes介绍，几乎所有的“RNA测序”都使用一种叫做逆转录酶的病毒酶，它通过将RNA复制到“序列友好”（sequencer-friendly）的DNA链中完成测序，而这种传统的“RNA测序”技术自20世纪70年代被发明以来就未改变过，这一技术缺陷也导致没有人对上述病毒的RNA基因组进行直接测序。

微小但强大

现如今，纳米孔提供了一种更简单的方法来测序实际的RNA分子，如病毒基因组。这项技术基于在纳米尺度的分子孔中施加电流，然后根据遗传物质来测量电流的波动。

今年1月，英国牛津纳米技术公司（Oxford Nanopore Technologies）的研究人员使用一种名为MinION的巧克力棒大小（a chocolate-bar-sized）的设备，直接对RNA进行测序。这项研究着眼于信使RNA（一个传递来自DNA的信息以构建蛋白质的RNA分子家族）的转录物。

Barnes的团队将这种方法应用于甲型流感的基因组，该基因组大约有13，500个RNA字母长，由8个片段组成。值得一提的是，Barnes指出其团队的方法还没有准备好，这项工作需要大量的流感病毒，为了消除不可避免的测序错误，原始数据必须经过多次处理。但是基于纳米孔技术的迅速发展，Barnes希望随着进一步的改进，能将常规流感和其他RNA病毒的直接测序变成常规。

技术瓶颈

在Barnes和其他科学家的愿望清单中，最重要的是鉴定RNA化学修饰的方法。到目前为止，研究人员已经发现了100多种，但他们几乎不知道其中的大部分在做什么，而这很大程度上是因为不可能对它们进行一个系统的研究。

杜克大学的病毒学家Bryan Cullen说：“对RNA被修饰的碱基进行测序将是‘一件大事’（a big deal）”。他的团队去年曾发现一种叫做m6A的标签似乎能在小鼠感染期间改变流感基因的表达，从而促进病毒复制。“但目前检测这些修饰的方法既费时又昂贵。”他补充道。

尽管这些方法还不完善，但生物学家仍然对很快就能以天然形式对整个病毒基因组和其他RNA分子进行测序的可能性感到兴奋。“突然间，我们就有了这样的技术，真是太神奇了。” Bryan总结道。