眾所周知，人類細胞的外表面上有很多不同的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖蛋白。然而除了這些已知類型的分子，近日科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類細胞的外表面還穩(wěn)定附著了一類過去鮮有人知的RNA分子。

根據(jù)在Genome Biology正式發(fā)表的一篇研究論文，加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）鐘聲教授與其合作者張良方教授、陳真教授共同領(lǐng)銜的研究團隊，利用專門開發(fā)的檢測和測序技術(shù)鑒定出，這類細胞表面RNA分子由細胞核內(nèi)的基因組編碼產(chǎn)生。過去人們曾認為，人類核基因組產(chǎn)生的RNA并不存在于具有完整細胞膜的細胞表面，而這一新發(fā)現(xiàn)刷新了我們對細胞表面分子的認識。

“細胞的外表面就好比人的臉，要識別細胞是好是壞，比如是免疫T細胞還是腫瘤細胞，最重要的就是看它表面有些什么。”鐘聲教授解釋說，“細胞的表面分子協(xié)助了細胞的通訊和相互作用。”

因此，這一發(fā)現(xiàn)意味著，在細胞和細胞之間、細胞與環(huán)境之間的相互作用中，RNA分子的作用比過去認識的更大。

研究人員將這類RNA命名為膜相關(guān)胞外RNA，簡稱maxRNA。這些RNA分子既沒有封裝在任何囊泡里，也不會輕易從細胞表面脫落。

之所以此次科學(xué)家們能在小鼠細胞和人類細胞中檢查出maxRNA的存在，得益于專門開發(fā)的表面測序（Surface-seq）技術(shù)。研究主要作者之一張良方教授是納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新者，他的團隊開發(fā)了一種納米技術(shù)，可以從細胞上抽提出一部分細胞膜，包裹在納米顆粒上。這種技術(shù)保留了細胞膜的內(nèi)外方向，并完全去除細胞內(nèi)容物的干擾。在此基礎(chǔ)上，研究人員開發(fā)了2種測序技術(shù)，鑒別細胞膜外層穩(wěn)定存在的RNA分子。

▲在細胞膜納米顆粒基礎(chǔ)上開發(fā)的兩種表面測序技術(shù)（圖片來源：參考資料[1]）

隨后，研究團隊結(jié)合RNA熒光原位雜交、單細胞測序和單細胞分析技術(shù)，分析了人外周血單核細胞的maxRNA分子序列、細胞類型特異性和maxRNA的功能屬性，用于構(gòu)建表面測序文庫。

“我們現(xiàn)在知道，人類基因組的一部分可以通過產(chǎn)生maxRNA來調(diào)節(jié)細胞的對外展示、與其他細胞的相互作用，這一發(fā)現(xiàn)擴寬了我們對人類基因組的認識。”本研究第一作者Norman Huang博士說。

▲利用熒光探針（紅色箭頭指示）和單分子成像技術(shù)可以看到細胞表面的maxRNA（黃色箭頭所示）（圖片來源：參考資料[2]）

研究團隊表示，他們下一步計劃研究maxRNA是如何運輸?shù)郊毎砻娌⒐潭ㄔ谀抢锏?，以及它們對細胞功能的具體貢獻。

對maxRNA的進一步認識或許可以帶來新的治療策略。研究人員指出，由于maxRNA位于細胞膜外側(cè)，相比細胞內(nèi)的靶點更容易被接觸，可以成為更方便的藥物靶點。而且，現(xiàn)有的反義寡核苷酸技術(shù)可以特異性靶向RNA分子并對其高效抑制，為藥物開發(fā)帶來了另一重便利。

參考資料

[1] Norman Huang et al. (2020) Natural display of nuclear-encoded RNA on the cell surface and its impact on cell Interaction. Genome Biology. https://doi.org/10.1186/s13059-020-02145-6

[2] Add human-genome produced RNA to the list of cell surface molecules. Retrieved Sep. 10, 2020, from https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/add-human-genome-produced-rna-to-the-list-of-cell-surface-molecules