L’équipe de scientifiques, dirigée par Bing Ren, PhD, directeur scientifique du NHGRI Center for Computational and Functional Genomics et chercheur du Howard Hughes Medical Institute, a publié ses résultats aujourd’hui (22 septembre 2022) dans la revue Nature.
"La nouvelle technique permet d'analyser simultanément la dynamique et les caractéristiques de l'ARN telles que les régions régulatrices des gènes et les modifications de l'ARN, ce qui constitue une avancée passionnante pour les chercheurs", a déclaré Ren.
Les molécules d’ARN sont essentielles à la vie ; ils jouent un rôle central dans de nombreux processus biologiques, notamment la synthèse des protéines, la signalisation cellulaire et la régulation des gènes. Les niveaux et l’activité des molécules d’ARN doivent être étroitement contrôlés au sein d’une cellule pour maintenir l’homéostasie cellulaire.
En 2014, l’équipe de Ren a inventé une méthode appelée RNA-seq unicellulaire (scRNA-seq), un outil puissant qui offre des informations complètes sur les niveaux, les fonctions et les caractéristiques des molécules d’ARN dans les cellules individuelles. scRNA-seq est depuis devenu une technologie largement utilisée qui a permis aux chercheurs de mieux comprendre les complexités de la biologie cellulaire.
"L'ARN-seq unicellulaire a révolutionné le domaine en fournissant un instantané de cellules individuelles à un moment précis", a déclaré le co-premier auteur Jingjing Li, PhD, chercheur principal au laboratoire de Ren. "Grâce à cette nouvelle approche, nous pouvons étudier non seulement une image statique, mais également un film dynamique montrant comment l'ARN change en réponse à des événements cellulaires ou à des perturbations génétiques, ce qui nous donne des informations sans précédent sur les mécanismes complexes de régulation de l'expression des gènes."
Les chercheurs ont créé la technique scSLAM-IsoSeq en s'appuyant sur deux méthodes existantes :scSLAM-seq, qui mesure le taux de synthèse des molécules d'ARN dans des cellules individuelles; et Iso-seq, qui peut capturer diverses formes de molécules d'ARN (isoformes). La technique résultante, scSLAM-IsoSeq, fournit des informations très détaillées sur la dynamique et les caractéristiques des molécules d'ARN individuelles, notamment le taux de production et de dégradation de l'ARN, les modèles d'épissage alternatifs et les modifications.
Pour démontrer les capacités de scSLAM-IsoSeq, les chercheurs du NHGRI ont analysé la dynamique et les caractéristiques de l'ARN dans deux conditions de stress cellulaire différentes :le choc thermique et le traitement avec le médicament thapsigargin, tous deux connus pour induire une réponse au stress cellulaire. Ils ont étudié ces réponses cellulaires dans deux types de cellules différents :les cellules souches embryonnaires de souris et les cellules souches pluripotentes induites par l'homme. Cette recherche a permis à l’équipe de révéler de nouvelles informations sur la façon dont les molécules d’ARN réagissent à un environnement changeant. Par exemple, ils ont découvert que les isoformes d’ARN jouent un rôle essentiel dans la réponse cellulaire au stress, ce qui suggère leur potentiel en tant que cibles thérapeutiques pour les maladies résultant du stress cellulaire.
"Nous pensons que cette nouvelle technique transformera la biologie de l'ARN et ouvrira la voie à de futures études sur la régulation de l'ARN, la reprogrammation cellulaire et les mécanismes de la maladie", a déclaré le co-premier auteur Jianan Ma, PhD, également chercheur principal au laboratoire de Ren. .
Les chercheurs prévoient d'améliorer encore scSLAM-IsoSeq et de le rendre plus accessible à la communauté scientifique au sens large afin de stimuler de nouvelles découvertes dans le domaine de la biologie de l'ARN et des maladies humaines.
