iCLIP技術的發(fā)明,讓人們拋棄精密的觀測儀器,也能確定RNA(核糖核酸)和蛋白質在哪個位置“交匯”,甚至可以讀出位點“密碼”。
生物學者習慣將iCLIP這個詞拆解為3部分,i:單點,就像捋著一條繩子,看它上面哪里打了個結,哪里掛了“燈籠”;CL:交聯(lián),通過紫外照射等方法讓細胞內RNA和蛋白質的關系好成“老鐵”,扯也扯不斷;IP:沉淀,把“老鐵們”從細胞里“薅”出來,有目的地處理。
iCLIP技術難,猶如萬千人海中找一個人,要從幾十億個堿基對找到一個或幾個確定的結合點,精確度可想而知。自2010年該技術在《細胞》上首發(fā),近幾年已逐漸成為相關領域論文登上CNS(《細胞》《自然》《科學》)頂級刊物的“標配”實驗技術,國內實驗室卻極少有成熟經驗。
有文章報道,國外研究團隊已在RNA操控中展開“技術競賽”,研究論文以幾個月為周期輪番在CNS上演。越來越多證據顯示,非編碼RNA同樣控制著生命活動,RNA上大量未被發(fā)現(xiàn)的作用位點,可能是創(chuàng)新藥的潛在靶點,iCLIP是發(fā)現(xiàn)潛在靶點的“利器”之一。
條件摸索耗時耗力耗感情
“條件的摸索純粹是體力活。”一位熟悉該技術的研究人員表示,雖然實驗技術無需購買、不受專利限制、能夠從期刊文獻中學來,但從國外期刊中檢索到的技術路線完全無法照搬,不同種類細胞(淋巴細胞、巨噬細胞等)需要一整套完全不同的技術體系。
以IP那部分“免疫共沉淀”為例,要想“薅”對“老鐵”,必須要選擇正確的抗體,進行正確的抗原抗體反應。進行細胞培養(yǎng)、裂解等多步實驗之后,研究人員才能知道抗體對不對,科研團隊通常會從多家公司購買抗體,同時從公司定制,多條腿走路,否則浪費時間和情感。
普遍認為,實驗室如果沒有對某一個蛋白的抗原抗體反應的經驗積累,不熟悉幾個靠譜的抗體生產公司,那是不敢貿然嘗試“薅”這一步的。“很費時間,抗體是特異性的,3—6個月才能生產出來,也很費錢,一小管抗體好幾千元。”該研究人員說。
裂解液濃度、RNA酶的確定完全是基礎化學實驗的方法,“掃蕩式”的排查之后才能夠確定合適的濃度和種類。加“陡”了,很可能什么都得不到,加少了,又會留下很多雜質,摸索就是在“不漏網一個”和“不錯殺一千”中尋求平衡點。
“RNA比DNA脆弱。”清華大學生命科學院教授楊茂君說,因此對反應條件的控制相當苛刻,容錯度較低。
“摸條件很枯燥,是體力活,要不斷重復,要耐得住寂寞。”一位完成iCLIP實驗流程的研究人員回應,有很多實驗室來交流,也提出要借儀器,還抄走了整個流程,但是全部沒了下文。“這個技術,不下定決心去做,是很難順利地走下來的。”
小小接頭成了CNS論文的“攔路虎”
核酸接頭是整個iCLIP實驗中最核心的關鍵物質之一。它能夠引導DNA(與RNA對應)富集從頭開始,把特定序列變多并被探測到,最終“撈出海面”,這就好比放出個“信號智能追蹤器”,精確匹配、忠誠錨定序列末端是對它的基本要求。
國內的方法是設計隨機引物,廣撒薄收,總會撞上某一段。但隨機引物接不上RNA和蛋白質結合的位點,必須特別設計從頭開始的接頭合成對應的DNA鏈,把RNA“拓印”下來,進行測序。
“特別設計”在某些實驗中體現(xiàn)為預腺苷化、磷酸化的處理,但在國內買不到此類“接頭”。事實上,在擁有雄厚技術實力、大量知識產權的大公司的國家,基因測序公司提供包括接頭合成在內的服務,國內卻找不到。
“我們之前也沒下決心一定要做iCLIP。”該研究人員說,但是有篇論文投稿了《自然》,審稿人要求完成iCLIP,當時實驗室決定補充其他內容改投《細胞》,換了個期刊,審稿人仍然要求完成iCLIP。最終,實驗室不得不從國外買來引物,完成本該是產業(yè)的部分工作,滿足了審稿人的要求。
小試劑,折射化學工業(yè)差距
這不是“小試劑”第一次卡住中國生物產業(yè)的脖子。
多年前,我國某基因測序企業(yè)購買Illumina公司生產的基因測序儀,由于Illumina公司突然對匹配的易耗品“試劑盒”提價,給企業(yè)經營造成巨大影響。該企業(yè)最終下定決心砸巨資購買另一家掌握核心技術的國外制造企業(yè),最終有了中國自己的基因測序儀。
不只接頭,用化學方法在RNA某個核苷酸的第6個位點上,直接連接上一個分子基團,這種“指哪打哪”的精細活,國內的生物公司基本還沒涉足。
“這些應用技術都建立在基礎研究之上。”中美冠科生物技術公司毛冠平博士認為,理論基礎研究比想象中更重要?;瘜W是生物的基礎,但由于行業(yè)的“老舊”,精密化學合成的底子被扔下了多年,生命科學研究中的多種試劑盒也是國外產品比國內產品的口碑好。
“我國的創(chuàng)新藥真要有突破,就要從靶點做起。”中科院院士、四川大學教授魏于全認為,要做創(chuàng)新藥,發(fā)現(xiàn)新靶點的基礎研究必不可少,而這類論文無疑應有實力見諸CNS頂級刊物。
化學藥新藥的藥效原理目前是對體內某一關鍵蛋白質作用位點的“鉗制”或者“激活”。拋開后續(xù)的臨床安全評價不談,單從有效性上看,高水平的、能夠精確到作用位點的研究不可或缺。魏于全感到緊迫:“別人把靶點都發(fā)現(xiàn)了,又有技術,怎么可能做不出來新藥。如果用別人的靶點,做出來的藥也很難是新藥。”
無論新藥創(chuàng)制有沒有“新藍海”,仍在于精確位點上的較量。
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