一項新的研究描述了在被SARS-CoV-2，即COVID-19病毒感染的細胞中，RNA的功能如何變化。這些發現為不同的變體如何逃避免疫系統提供了線索，並作為開發新療法的基礎。
科學家們首次表明，SARS-CoV-2（引起COVID-19的病毒）的感染會改變宿主細胞RNA的功能。來自巴西聖保羅聯邦大學（UNIFESP）的研究人員透過分析在四項關於病毒、人類和動物細胞RNA的研究中獲得的13個數據集得出了這個結論。
最近的研究報告發表在《細胞和感染微生物學前沿》雜誌上，透過直接RNA測序檢查了Vero細胞（來自猴子）和人類CALU-3細胞的表觀轉錄組。表觀轉錄組是細胞RNA的生化修飾的集合，如甲基化。
文章的最後一位作者Marcelo Briones告訴Agência FAPESP：“我們在這項研究中的第一個重要發現是，與未受感染的細胞相比，SARS-CoV-2的感染增加了宿主細胞中的m6a［N6-甲基腺苷］水平，這是一種甲基化的型別。”Briones是UNIFESP醫學院（EPM）的教授，也是隸屬於其醫學生物資訊學中心的研究員。
甲基化是一種涉及向底物新增甲基的生物化學修飾。它透過能夠將一個分子的一部分轉移到另一個分子的酶的作用在細胞中發生。這改變了蛋白質、酶、荷爾蒙和基因的行為。研究人員透過分析細胞中存在的所有RNA，從數量上證明了感染細胞RNA的變化，並透過在地圖上定位核苷酸中每個區域的甲基化數量，從質量上證明了感染細胞RNA的變化。
該研究是2021年發表的早期基因組分析的延續，研究人員分析了SARS-CoV-2中的甲基化模式。“甲基化在病毒中具有兩種功能。它調節蛋白質的表達，並且它能防禦干擾素的作用，干擾素是宿主機體產生的一種強有力的抗病毒物質，”Briones說。
在這兩項研究中，研究人員分析了m6a，因為它是最常見的RNA核苷酸修飾型別，參與了幾個重要的過程，如細胞內定位和蛋白質翻譯。RNA核苷酸含有沿單條鏈執行的含氮鹼基（腺嘌呤、鳥嘌呤、尿嘧啶或胞嘧啶）。研究小組還發現，不同的病毒株在其核苷酸中的含氮鹼基的序列上顯示出變化。“一些毒株可能比其他毒株的甲基化程度高得多。如果是這樣，它們可以在宿主細胞內更好地增殖，”Briones說。
他們還發現，被稱為m6a DRACH圖案的核苷酸序列在SARS-CoV-2和細胞中略有不同。在這個經常用於表觀遺傳學的縮寫中，字母D代表腺嘌呤、鳥嘌呤或尿嘧啶；R代表腺嘌呤或鳥嘌呤；A代表甲基化的殘基；C代表胞嘧啶；H代表腺嘌呤、胞嘧啶或尿嘧啶。
病毒利用細胞酶進行自身的甲基化，產生了適應病毒DRACH序列的進化壓力，使其變得與細胞序列更加相似。適應性最好的病毒株能夠更成功地逃避干擾素。
在完成對SARS-CoV-2如何在宿主細胞中修飾m6A的調查後，科學家們的下一步將是分析儲存的資料，尋找病毒RNA甲基化水平與每個受感染細胞釋放的病毒數量之間的相關性，即所謂的病毒爆發規模。
Briones解釋說：“病毒的甲基化程度越高，它們在細胞質中生長得越多，爆發的規模也越大。在正常情況下，如果沒有刺激，一個病毒顆粒會複製一千次左右。這些發現為COVID-19的新療法和已知藥物的再利用鋪平了道路。”他們還提供了更深入瞭解病毒株如何逃避免疫系統的要素。
研究人員說，該研究中使用的Nanopore直接RNA測序方法（牛津奈米孔技術公司）有幾個優點。其中之一是它免去了傳統方法（逆轉錄聚合酶鏈式反應，或RT-PCR）讀取RNA鏈所需的修改。
要用RT-PCR檢查一種病毒，科學家必須首先將其RNA轉化為DNA（反轉錄）。其結果是cDNA，其中的‘c’代表互補。這是因為只有DNA（它是雙鏈的）可以被複制。然後，cDNA透過被複制數十萬次而被放大，複製數十億個以便有足夠的病毒DNA目標部分可供分析。
對Briones來說，研究人員可能會被從cDNA中產生的病毒序列的扭曲所迷惑。“一些科學家認為由於存在表觀遺傳修飾的鹼基，核苷酸被調換了。這需要以系統的方式進行調查，”他說。
細胞甲基化的增加是由兩個m6A檢測程式繪製的。其中一個（m6anet）使用了一種稱為多例項學習（MIL）的機器學習技術。另一個（EpiNano）使用一種叫做支援向量機（SVM）的技術來驗證結果。
