Новая технология секвенирования RNA раскрывает механизмы клеточной дифференцировки

Графическая аннотация. Автор: Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.07.006

Исследователи из Онкологического центра Сильвестра (входит в состав Медицинской школы Миллера при Университете Майами) представили новую технологию секвенирования RNA, которая позволяет выявить молекулярные механизмы клеточной дифференцировки. Это открытие может привести к разработке более эффективных методов регенеративной терапии.

Метод, получивший название Rapid Precision Run-On Sequencing (rPRO-seq), не только полезен в лабораторных условиях, но и может помочь врачам в реальном времени оценивать состояние пациентов и их реакцию на лечение.

Результаты исследования опубликованы в двух статьях журнала Molecular Cell.

«Мы столкнулись с серьёзным ограничением в области анализа nascent RNA», — пояснил Прадип Кумар Редди Сингарам, доктор философии, ведущий автор одной из статей. «Существующие методы, хотя и эффективны, слишком медленны и требуют огромного количества биологического материала. Представьте, что для начала работы вам нужно десятки миллионов клеток и несколько дней — это сразу исключает исследования редких типов клеток или ценных биопсийных образцов пациентов».

Тестирование rPRO-seq

В первом исследовании команда использовала rPRO-seq для изучения роли белкового комплекса Integrator в регуляции экспрессии генов — ранее это было невозможно отследить с помощью методов секвенирования nascent RNA.

«INTS11, каталитическая субъединица комплекса Integrator, стала для нас ключевым объектом, поскольку мы уже знали, что она играет важную роль в регуляции генов», — отметил Сингарам.

Используя модели клеточного репрограммирования для индукции нейрональной дифференцировки, учёные обнаружили, что удаление INTS11 из нейрональных клеток резко меняло активность генов, связанных с развитием мозга. Гены, необходимые для предотвращения нейроразвивающих и психических расстройств, деактивировались при отсутствии INTS11.

«rPRO-seq позволил нам выявить критическую роль белка INTS11 как регулятора генов, связанных с нейроразвивающими расстройствами», — сказал Рамин Шейхаттар, доктор философии, старший автор обоих исследований.

Технология потребовала всего 12 часов и 5000 клеток, тогда как существующие методы нуждались в нескольких днях и миллионах клеток. Кроме того, rPRO-seq позволил учёным понять не только моменты включения и выключения генов, но и механизмы этих процессов.

Роль INTS11 в регенеративной медицине

Во втором исследовании команда изучила роль INTS11 в способности стволовых клеток дифференцироваться в любые клетки организма (плюрипотентность). Оказалось, что этот белок начинает играть ключевую роль в регуляции генов уже на второй день эмбрионального развития.

«Это значительно расширяет наше понимание того, как плюрипотентность и дифференцировка согласуются на молекулярном уровне», — отметил Шейхаттар.

Исследование также показало, что комплекс Integrator связывается с критически важными генами, определяющими идентичность стволовых клеток, и регулирует их. Это открытие меняет существующие представления о процессе транскрипционной инициации.

Учёные подчеркивают, что rPRO-seq может найти применение не только в фундаментальных исследованиях, но и в клинической практике — например, для анализа реакции опухоли на терапию.

«Мы планируем применять rPRO-seq к более широкому спектру клинических образцов. Это позволит подтвердить его полезность как диагностического инструмента и, возможно, выявить новые нестабильные RNA-биомаркеры, которые остаются невидимыми для существующих технологий», — добавил Сингарам.

Дополнительная информация: Pradeep Kumar Reddy Cingaram et al, Enhancing transcriptome mapping with rapid PRO-seq profiling of nascent RNA, Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.06.029
Raghu Ram Edupuganti et al, Integrator promotes the association of TFIID and RNA polymerase II to maintain pluripotency during development, Molecular Cell (2025). DOI: 10.1016/j.molcel.2025.07.006

Источник: University of Miami Leonard M. Miller School of Medicine