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細胞内でのライフサイクルを通じてmRNAをマッピング| MITニュース

Xiao Wangが教員の仕事に応募したとき、彼女がインタビューした機関の多くは、彼女の研究提案（細胞内のRNAのライフサイクルとそれが正常な発達と病気にどのように影響するかを研究するために）が広すぎると考えました。しかし、彼女がMITでインタビューしたときはそうではありませんでした。彼女の将来の同僚は彼女のアイデアを受け入れ、さらに大胆になるように励ましました。「私が今やっていることは、私が最初に提案したものよりもさらに広く、さらに大胆です」と、化学省とブロード・ミット・アンド・ハーバード研究所で共同任命をしているワンは言います。 「私は自分の部門のすべての同僚から、そして私がやりたいことを実施するためのリソースを得ることができるように、私のすべての同僚から大きなサポートを受けました。また、学生がどれほど勇敢であるかのデモでもあります。ここには本当に革新的な文化と環境がありますので、学生は奇妙に聞こえるように聞こえるかもしれない何かを引き受けることで怖がっていません。」RNAに関するWangの研究は、化学、生物学、コンピューターサイエンス、神経科学、その他の分野の学生を集めます。彼女の研究室では、特定の細胞のどこで異なるタイプのメッセンジャーRNAがタンパク質に変換されるかを特定するツールの開発に焦点を当てています。これは、細胞が自分の運命を制御する方法と特に脳の疾患の何が問題になるかについての洞察を提供できる情報です。「MIT化学とBroad Instituteの共同位置は、私が化学者として訓練されたので、私にとって非常に魅力的でした。私は化学から学生を教え、募集したいと思います。しかし、一方、私はまた、生物医学のトピックにさらされ、化学の外に協力者を持ちたいと思っていました。生物学者、医師、およびこれらすべての困難なデータを分析する計算科学者と協力することができます」と彼女は言います。イメージングRNA王は、Covid-19のパンデミックが始まる直前に、2019年にMITでキャリアを始めました。その時点まで、彼女はボストン地域の誰もほとんど知りませんでしたが、温かい歓迎を見つけました。「私はMITで訓練されていませんでした。ボストンに住んでいたことはありませんでした。最初は、同僚や学生と一緒に非常に小さな社会的サークルを持っていましたが、驚くべきことに、パンデミックの間でさえ、私は社会的に孤立したとは感じませんでした。非常に近い小さな円であるにもかかわらず、私はすでにとてもプラグインしていると感じました」と彼女は言います。中国で育った王は、中国の国立オリンピアードに数学と化学に参加するために選ばれたときに、中学校の科学に興味を持ちました。それにより、彼女は大学レベルのコースの資料を学ぶ機会を与え、彼女は最終的に全国化学大会で金メダルを獲得しました。「その露出は、私を当初数学に引き込むのに十分でしたが、後に化学にさらされました。それが、私がより科学志向の専攻、そしてキャリアパスに興味を持った理由です」とWang氏は言います。北京大学で、彼女は化学と分子工学を専攻しました。そこで、彼女はJian Pei教授と協力しました。Jian Peiは、彼女自身の研究プロジェクトで独立して働く機会を与えました。「私は本当に研究をするのが好きです。毎日仮説があり、デザインがあり、それを実現させるからです。それはビデオゲームをプレイするようなものです。あなたはこのおおよそ毎日のフィードバックループを持っています。時々それは報酬であり、時にはそうではないこともあります。クラスを受講するよりも面白いと思うので、大学院に申し込むべきだと決めたと思います」と彼女は言います。シカゴ大学の大学院生として、彼女は化学の教授であるチュアンHEの研究室でローテーションを行っている間にRNAに興味を持ちました。彼は、メッセンジャーRNAの機能に影響を与える化学的修飾を研究していました。これは、タンパク質が組み立てられるDNAからリボソームへのタンパク質構築命令を運ぶ分子です。Wangは彼のラボに参加しました。そこでは、M6Aとして知られる一般的なmRNA修飾を研究しました。これは、mRNAがタンパク質にどの程度効率的に翻訳され、細胞内でどれだけ速く分解されるかに影響を与えました。彼女はまた、mRNAの修飾が胚の発達にどのように影響するかを探求し始めました。これらの研究のモデルとして、彼女はゼブラフィッシュを使用していました。ゼブラフィッシュは、2日以内に施肥した卵から自由に刺激的な幼虫に発達する透明な胚を持っています。それは彼女が生物全体をイメージングすることにより、さまざまなタイプのRNAが発現している場所を明らかにする可能性のある方法を開発することに興味を持っていました。このようなアプローチは、すぐに気づいたことで、脳を研究するのにも役立つ可能性があることに気付きました。スタンフォード大学のポスドクとして、彼女はカール・デセロス教授と協力して、RNAイメージング方法の開発を開始しました。個々の細胞で発現しているmRNA分子を識別するための既存の手法がありますが、細胞内のどこに異なるタイプのmRNAが配置されているかについての情報を提供していません。彼女は、このタイプの「空間トランスクリプトーム」を達成できるStarMapという技術の開発を開始しました。この手法を使用して、研究者は最初にホルムアルデヒドを使用して、所定のmRNA分子のすべてを架橋します。次に、組織は、標的mRNA配列を相補的な蛍光DNAプローブで洗浄します。これらのプローブを画像化してシーケンスし、セル内の各mRNA配列の位置を明らかにします。これにより、単一細胞内の何千もの異なる遺伝子をコードするmRNA分子の視覚化が可能になります。「RNAの化学の背景を活用して、このRNA中心の脳マッピングテクノロジーを開発しました。これにより、RNA発現プロファイルを使用して脳細胞タイプを定義し、空間アーキテクチャを視覚化できます」とWang氏は言います。RNAライフサイクルの追跡Wang's Labのメンバーは現在、StarMap技術の機能の拡大に取り組んでおり、脳機能と脳の配線の分析に使用できるようにしています。また、合成から翻訳、翻訳まで、mRNA分子のライフサイクル全体をマッピングできるツールを開発しており、これらの分子が生涯にセル内でどのように輸送されるかを追跡しています。これらのツールの1つは、として知られています ribomap、リボソームで翻訳されているmRNA分子の位置を特定します。別のツールにより、研究者は、転写された後にmRNAがどれだけ速く分解されるかを測定できます。「私たちは、細胞と組織内のRNAライフサイクルのすべてのステップを視覚化できるツールキットを開発しようとしています」とWang氏は言います。 「これらは、これらのRNAの生物学的問題を中心とした、新しい世代のツール開発です。」これらの中心的な質問の1つは、異なる細胞タイプがRNAライフサイクルを異なる方法で制御する方法と、それが分化にどのように影響するかです。 RNAコントロールの違いは、アルツハイマー病などの疾患の要因でもあります。で 2023研究、WangとMITのMorgan Sheng教授は、StarMapのバージョンを使用して、脳にアミロイドベータプラークが形成されるにつれて、ミクログリアと呼ばれる細胞がどのように炎症性になるかを発見しました。 Wangのラボは、mRNA翻訳の違いが統合失調症や他の神経障害にどのように影響するかについての研究を追求しています。「私たちが発見すべき興味深い生物学があると考える理由は、神経回路の形成がシナプスを介しており、シナプスの形成と学習と記憶は、RNA輸送やリサイクルを含む複数のステップを含む局所的なRNA翻訳に強く関連しているためです。彼女は言います。これらの生物学的質問の調査に加えて、Wangは化学的修飾またはトポロジ構造を変更することにより、mRNA治療とワクチンの効率を高める方法にも取り組んでいます。「私たちの目標は、RNAのすべての粒子の化学的修飾を正確に調整できるツールボックスとRNA合成戦略を作成することです」とWang氏は言います。 「私たちは、これらの修飾がmRNAがタンパク質を生成する速さにどのように影響するか、そしてどの細胞型を使用してタンパク質をより効率的に生成できるかを確立したいと考えています。」 #細胞内でのライフサイクルを通じてmRNAをマッピング #MITニュース