בראיון זה, מומחה התעשייה ד"ר לוהיט ח'הה דן בתפקיד המתפתח של מיקרו -רנ"א במחקר, אבחון ורפואה מדויקת. הוא גם מדגיש את חידושי החילוץ והניתוח האחרונים של RNA וכיצד טכנולוגיות מתקדמות אלה מתמודדות עם אתגרים מרכזיים במחקר RNA קטן.
מה עורר בתחילה את העניין המדעית במיקרו -רנ"א, וכיצד התפתח המיקוד הזה בעשור האחרון?
הגילוי כי MicroRNAs (miRNAs) מווסתים את ביטוי הגנים שלאחר התמלול היה שינוי פרדיגמה, ותפקידם בביולוגיה התפתחותית וסרטן תפס את תשומת ליבם של החוקרים ברחבי העולם.
בעשור האחרון התפוצץ השדה עם גילוי סמן ביולוגי מדגימות ביופסיה נוזליות, אבחון ואפילו טיפולים, שם החוקרים מעצבים מחקה ומעכבים של miRNA. זה הופך למדע תרגומי, עם קשרים חזקים בתעשייה וקליניים.
מה הופך את MicroRNA למטרה כה חזקה במחקר ביולוגי וביו -רפואי הנוכחי?
למיקרו-רנ"א יש מנוף נדיר מכיוון שהם מתנהגים כמו מתגים מולקולריים המכוונים את רשתות הגנים שלמות; יתכן שהם עשויים להיות ספציפיים לגנים בודדים. הם גם יציבים בביו-נוזלים, מה שהופך אותם למועמדים אידיאליים לאבחון לא פולשני מדגימות ביופסיה נוזלית. דפוסי הביטוי הספציפיים לרקמות ומחלות שלהם מספקים ספציפיות, וערכות מיצוי miRNA המותאמות מביאות קלות שימוש ורגישות, וזה בדיוק מה שהחוקרים רוצים במטרות הביולוגיות או הטיפוליות שלהם.
מדוע היכולת לבודד את כל גדלי ה- RNA – במיוחד מיקרו -גרנא – חיונית עד היום עבור החוקרים?
RNAs קטנים הם מסובכים לשמצה לתפוס עם ערכות מסורתיות המעדיפות תמלילים ארוכים יותר, אך חשיבותם התפקודית היא עצומה. מעבדות רבות עשויות להחמיץ נתונים קריטיים מכיוון ששיטות המיצוי שלהן אינן מותאמות להחלמת RNA מוחלטת "אמיתית". בין אם לצורך פרופיל ביטוי MicroRNA ממוקד או ביצוע רצף, אתה זקוק למיקרו-רנ"א באיכות גבוהה בריכוזים מתאימים. זה מבטיח לשחזור ודיוק, במיוחד כאשר עובדים עם קלט נמוך כמו ביו-נוזלים או דגימות מושפלות כמו רקמת FFPE.
מהם האתגרים הגדולים ביותר שעומדים בפני החוקרים בעבודה עם RNA קטן, וכיצד מטפלים אלה בטכנולוגיות מתעוררות?
שפע נמוך ורעש רקע מזוהם הם מכשולים מתמשכים. RNAs קטנים אבודים לרוב במהלך מיצוי בגלל שפע נמוך וטכנולוגיות המיצוי הנפוצות הסובלות מהטיה מובנית כלפי חומצות גרעין גדולות. אף על פי שכימיסטים מחייבים טובים יותר וערכות קלט נמוכות במיוחד מבטיחות מיצוי טוב יותר, הם צריכים להיות תלויים בשימוש ב- RNA מנשא גדול או בכימיקלים חזקים שיכולים בסופו של דבר לפלס את דרכם ל- RNA הסופי מחומם ולהפריע ליישומים במורד הזרם. סיליקון קרביד הוא שרף מהפכני שיכול לתפוס RNA קטן ללא צורך ב- RNA נשא או כימיקלים לא רצויים.
רעש רקע הוא נושא נפוץ נוסף הנוגע יותר ליישומים מבוססי NGS במורד הזרם. רעש רקע זה משתמש בריגנטים מכריעים במהלך רצף RNA קטן ומשפיע על הקריאות הממוסות על הגנום ומיפוי miRNA. נורגן הוציאה לאחרונה את ערכת החוץ, המבטלת את הנושא הזה, ומשפרת משמעותית את התפוקה מרצף RNA קטן.
האם אתה יכול לשתף את הסיפור שמאחורי הקמתו של Norgen Biotek Corp. ואת הבעיה שהוא במקור התכוונה לפתור במחקר RNA?
Norgen Biotek הוקמה על ידי ד"ר יוסף חג'ה-אחמד, מדען עם משימה לפתח ולייצר ערכות טיהור חומצה גרעינית מהפכנית (NA), במיוחד מדגימות מורכבות כמו רקמת סרום או FFPE. סוגיית הליבה הייתה תשואה ויושרה עבור NAs קטנים כמו RNA אקסוסומלי ו- DNA נטול תאים (CFDNA). רצינו לפתח פלטפורמה שהעבירה RNAs קטנים ועקביים ואיכותיים בכל גדלי השברים עד 20-25-נוקלאוטידים באורך miRNA. הטכנולוגיה המבוססת על סיליקון קרביד שלנו נולדה מתוך הצורך הזה. זה משמש כיום על ידי חוקרים שאינם יכולים להרשות לעצמם לאבד אות בגלל התאוששות חלקית.
קרדיט תמונה: Norgen Biotek Corp.
נורגן פיתחה את הטכנולוגיה הייחודית שלה על בסיס סיליקון קרביד לבידוד RNA. כיצד גישה זו משתווה לשיטות מבוססות סיליקה מסורתיות יותר?
לסיליקון קרביד פרופיל כריכה רחב יותר מאשר סיליקה, במיוחד עבור חומצות גרעין במשקל מולקולרי נמוך. המשמעות היא שנוכל לשמור על RNAs ארוכים וקטנים ו- RNA עם תכולת GC נמוכה וגבוהה עם יעילות גבוהה. עמודות סיליקה מסורתיות נוטות להעדיף תעתיקי תכנים ארוכים יותר וגבוהים ב- GC ועשויים לייצג מיקרו-רנ"א או RNA מקוטעים. הגישה שלנו מציעה עקביות טובה יותר, במיוחד עבור דגימות מורכבות או קלט נמוך.
קרדיט תמונה: Norgen Biotek Corp.
מהם כמה מהיישומים המבטיחים ביותר של MicroRNA בתחומים כמו אונקולוגיה, חקלאות או אבחון?
באונקולוגיה, מחזור מיקרו -רנ"א הופכים את האופן בו אנו מגלים ומפקח על סרטן. הם מציעים תמונות תצלום בזמן אמת של נטל גידולים ותגובת טיפול.
בחקלאות נבדקים מיקרו -רנ"א צמחיים כדי לשפר את חוסן היבול ועמידות המחלות. יישומי אבחון כמו מיקרו -רודים ברוק לסוגי סרטן דרך הפה או מיקרו -רנ"א בשתן למחלות כליות פורחים גם הם.
כיצד משתמשים ב- MicroRNA כדי להניע חדשנות באבחון לא פולשני או פולשני באופן מינימלי?
מיקרו -רנ"א הם אידיאליים לביופסיות נוזליות – ניתן לבודד אותם מפלסמה (דם), שתן ורוק, ודפוסי הביטוי שלהם משתנים במצב המחלה. זה הופך אותם למושלמים לגילוי ופיקוח מוקדם מבלי להזדקק לביופסיות רקמות. אנו רואים לוחות אבחון מופיעים בסרטן, מצבים לב וכלי דם ואפילו מחלות ניווניות. חברות מסוימות אף משלבות פרופילי מיקרו -רנ"א עם למידת מכונה כדי לשפר את כוח החיזוי. זוהי קפיצה לעבר אבחון נגיש ולא פולשני שניתן להשתמש בהן בהקרנה שגרתית.
ככל שהביקוש גדל לרפואה מדויקת, איך אתה רואה RNA – במיוחד RNA קטן – מעצב את עתיד הטיפול המותאם אישית?
RNAs קטנים הופכים לטביעות האצבע המולקולריות של המחלה. היכולת שלהם לשקף מצבים פיזיולוגיים דינאמיים הופכת אותם לשימושיים להפליא להתאמת טיפולים. לדוגמה, חתימות microRNA יכולות לעזור לרדת חולים ולחזות תגובה טיפולית בסרטן. כאשר אנו משלבים מולטי-אומיקס ברפואה מדויקת, MicroRNA Profiling מציעה שכבה משלימה המגשרת על ביטוי גנים עם פנוטיפ קליני. אני חושב שבעתיד הקרוב נראה יותר ויותר הכללה של החלטות טיפוליות המיודעות על ידי MicroRNA.
בשני הפרסים האחרונים של נובל לפיזיולוגיה יש תגליות מבוססות RNA-מה זה אומר על עתיד תחום זה?
זה מדגיש את התפקיד המרכזי של RNA בביולוגיה ורפואה. החל מזיהוי miRNA לפני שנים רבות ועד ההשפעה האחרונה של mRNA שהשתנה על החיסון COVID-19, ניצחונות נובל משקפים עשרות שנים של עבודה יסודית הנושאת סוף סוף פרי. אימות זה עוזר להגדיל את המימון, החדשנות והאינטרס הציבורי. RNA הוא כבר לא סתם שליח, זה כלי, טיפול טיפולי ומולקולת אבחון. לעתיד הביו -רפואה יהיה RNA במרכז.
איך אתה רואה את תפקיד האוטומציה ו- AI בעתיד מיצוי וניתוח RNA?
אוטומציה היא המפתח לעקביות, במיוחד כאשר מעבדות מגדילות את הבדיקות או פועלות בסביבות מוסדרות. אנו רואים יותר ביקוש לערכות מלאות, מוכנות אוטומציה ופרוטוקולים מדרגיים עבור נפחים משתנים של דגימות ביופסיה נוזלית. בינתיים, AI הופכת את פרשנות הנתונים מאבחון מבוסס MicroRNA, כאשר דפוסי הביטוי יכולים להיות עדינים. אלגוריתמים למידת מכונה יכולים לאתר דפוסים רלוונטיים קלינית הכוללים miRNAs רבים ושונים שקל להחמיץ בשיטות מסורתיות. יחד, אוטומציה ו- AI מאיצים את הגילוי תוך צמצום הטעות האנושית, מה שהופך את זרימות העבודה של RNA ליעילות וניתנות לשחזור.
אודות ד"ר לוהיט קריא 
ד"ר חרה הוא ראש המכירות המדעיות בנורגן ביוטק. עם ניסיון של יותר מעשר שנים במחקר סרטן ובביולוגיה מולקולרית ממוסדות יוקרתיים כמו מכון ויזמן למדע ומרכז מדעי הבריאות של LSU, ד"ר חררה מוקדש לקידום מחקרי סרטן גלובלי ואבחון באמצעות טכנולוגיות מתקדמות.
