核糖核酸(RNA)分子存在于所有活细胞中，不同类型的RNA具有不同的工作。例如，信使RNA是从DNA中复制的，并带有如何制造蛋白质的指令。转移RNA(tRNA)将mRNA序列与其相应的氨基酸连接起来，确保蛋白质按照DNA的指示正确缝合在一起。

细胞自然修饰RNA分子，以增强其稳定性，结构和功能。当这种修改过程出错时，可能会对人类健康和疾病产生重要后果。在tRNA的情况下，不正确或缺失的修饰会产生有缺陷或不完整的蛋白质，tRNA修饰的失调与各种人类疾病有关，包括神经退行性疾病，代谢性疾病和癌症。

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tRNA是“信息丰富”的分子，在疾病的诊断和预后方面具有巨大的潜力，但由于缺乏能够以定量和具有成本效益的方式捕获这些信息的方法，到目前为止还没有被用于这种目的。例如，某些类型的癌症很难诊断，因为它们的症状是非特异性的，可能会与其他疾病混淆。同时，某些tRNA修饰谱仅存在于特定的癌症类型中，并且可以作为高度特异性的生物标志物。

能够从血液样本中分离tRNA分子并量化其修饰可以帮助诊断癌症，而无需使用成像测试或侵入性活检。此外，tRNA修饰的类型可以根据疾病的状态而变化，从而提供有关疾病预后的宝贵信息。

目前测量tRNA分子的方法通常涉及下一代测序或质谱等技术，然而，这些方法在诊断目的中的用途有限，因为它们要么无法检测修饰，要么无法识别它们发生在tRNA的哪个位置。

巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究人员通过开发一种新方法解决了这一挑战，该方法可以在一个步骤中测量tRNA分子的丰度和修饰。该方法被称为Nano-tRNAseq，今天首次在《自然生物技术》杂志上描述。

Nano-tRNAseq基于纳米孔测序，该技术可以通过单个RNA分子通过小孔直接对其进行测序。组成RNA分子的每个核苷酸的大小和形状略有不同，当每个核苷酸通过孔时，电流会发生相应的变化。计算机程序检测电流的变化以识别RNA分子的序列，包括任何修饰。作为概念验证，研究人员使用Nano-tRNAseq准确测量从暴露于不同环境条件的酵母细胞中提取的样品中的tRNA丰度和修饰。

与传统技术相比，该方法具有显著的优势。“我们第一次可以同时研究tRNA丰度和tRNA修饰谱。另外，该方法快速、经济高效、通量高，并且具有单分子分辨率。以前，我们依靠两种单独的方法，它们在一起信息量较小，需要数周时间并花费数千欧元才能获得结果。纳米tRNAseq只是成本的一小部分，我们可以在几天内获得结果，在不久的将来，在几个小时内，“基因组调控中心博士候选人，该研究的第一作者Morghan Lucas说。

该方法实现的快速数据分析对于临床决策至关重要。另一个优点是该技术所需的纳米孔测序仪体积小，重量轻，可以由笔记本电脑或便携式电池供电，使它们易于运输到偏远地区，并可在现场或诊所使用。

研究人员指出，新方法仍然存在一些局限性，例如无法预测给定样品中哪种tRNA修饰失调，除非先前使用其他实验方法鉴定了该tRNA中发现的精确修饰。“虽然低级真核生物物种(如酵母)的tRNA修饰谱得到了很好的表征，但人类的情况并非如此。通过将Nano-tRNAseq与其他方法并行使用，我们可以描述整套人类tRNA的修饰谱，并且将来使用Nano-tRNAseq来确定tRNA的哪些变化与给定的人类疾病有关，“Morghan Lucas补充道。

“tRNA分子可以被切割成小而稳定的RNA片段，这些片段在血浆中循环。这些分子通常在癌症患者中发生改变，并且对于诊断和预后目的具有非常丰富的信息。Nano-tRNAseq是一种概念验证技术，为开发一种简单，经济高效且高度精确的方法铺平了道路，该方法能够以非侵入性方式量化这些分子。我们的目标是进一步开发这项技术，并将其与人工智能工具相结合，在不到3小时的时间内确定生物样本的恶性肿瘤，每个样本的成本不超过50欧元，“该研究的资深作者兼基因组调控中心研究员Eva Novoa博士说。