Nat Biotechnol：细胞里的“社交网络”被破解！35万次RNA-蛋白对话如何改变未来医学进展？

来源：100医药网 2025-10-08 10:58

想象一下，如果一座城市的通讯系统突然瘫痪 电话打不通、信息传不出、指令收不到，整个社会将陷入怎样的混乱？这正是在、癌症等复杂疾病中，我们细胞内部正在发生的真实情景。

据，神经退行性疾病已影响全球超过5000万人，而癌症每年造成近千万人死亡。尽管科学家已付出数十年努力，许多疾病仍缺乏根本性疗法，一个重要原因是：我们一直未能看清细胞内部最关键的 对话 RNA与蛋白质之间如何交流。

现在，这一局面即将改变！

突破性技术：一次性捕捉35万次分子 握手

近日，一篇发表在国际杂志Nature Biotechnology上题为 Genome-wide mapping of RNA-protein associations through sequencing 的研究报告中，来自加州大学圣地亚哥分校等机构的科学家们通过研究开发出一项名为PRIM-seq（protein-RNA interaction mapping by sequencing）的突破性技术，首次实现了对细胞内RNA-蛋白质相互作用网络的全面测绘；这项研究如同为科学家配备了一台 分子社交网络监测器 。

研究者Zhong表示，这项技术让我们能看到哪些RNA与哪些蛋白质在物理上 交谈 ，当这些对话出现错误时，细胞就会做出不该做的事，即该停止生长时继续增殖、忽略压力信号甚至逃避系统。

技术原理：给分子对话 拍快照

PRIM-seq的巧妙之处在于其能冻结RNA与蛋白质接触的瞬间：1）给每个蛋白质贴上独特的DNA条形码标签；2）当蛋白质与RNA结合时，通过邻近连接技术将两者 锁 在一起；3）将这些RNA-蛋白质对转化为可测序的嵌合DNA；4）利用高通量测序这些 对话记录 。整个过程就像为细胞内的每一次分子互动拍摄高清照片，再通过算法识别出谁在和谁交流、交流了什么。

惊人发现：细胞内部比想象中更 健谈

当研究人员将PRIM-seq应用于两种人类细胞系时，结果远超预期：

（1）构建了人类RNA-蛋白质关联网络，包含超过35万次相互作用；

（2）涉及约7,000种RNA和11,000种蛋白质；

（3）其中2,610种蛋白质各自与至少10种不同的RNA互动。

研究者表示，这一研究规模是前所未有的，他们不仅确认了已知的RNA结合蛋白，还发现了数百个意想不到的 社交达人 。

疾病关联：从阿尔茨海默到癌症的新线索

研究揭示的多个发现与人类疾病密切相关：

（1）PHGDH酶的新角色：此前研究人员已发现PHGDH是阿尔茨海默病的致病基因和早期血液的生物标志物，这项研究中，他们还发现，PHGDH能结合与细胞存活和神经生长相关的信使RNA，这就为理解它如何影响大脑健康提供了新视角；

（2）LINC00339的肿瘤驱动网络：这个长链非编码RNA与15种膜蛋白相互作用；鉴于其在多种癌症中表达升高，这些新发现的相互作用可能解释它如何驱动肿瘤生长和扩散；

（3）染色质构象调节因子的意外功能：SMC1A、SMC3和RAD21等已知的染色质结构调节蛋白也被发现具有RNA结合能力，这暗示表观遗传调控与RNA代谢间存在前所未有的直接联系。

治疗前景：干预分子 对话

这项技术的最大价值在于为疾病治疗提供了全新策略；研究者指出，那些作为疾病控制开关的相互作用或能成为药物靶点，如果某些RNA-蛋白质互动促进疾病，那么对其进行阻断或许就是潜在的治疗策略；如果其它互动具有保护作用，那么研究人员就要设法保留或增强它们。

更重要的是，PRIM-seq不仅能显示RNA和蛋白质是否互动，还能精确定位蛋白质的哪个区域参与其中，以及特定蛋白质偏好哪些RNA序列，这种细节水平为设计靶向疗法提供了宝贵切入点。尽管前景广阔，科学家们承认这仅仅是开始，研究者表示，对于他们发现的大多数新相互作用的精确生物学功能仍有待阐明，主要的进展在于目前他们创建了一份全面、无偏见的潜在RNA-蛋白质合作关系图谱，这就为未来研究打开了大门，去探索哪些互动驱动疾病、哪些具有保护作用，以及如何用药物靶向它们。

如今，研究人员已经将该技术应用于阿尔茨海默病和的疾病模型，目标是识别可能作为下一代疗法基础的错误RNA-蛋白质互动。这项研究不仅在于发现了个别重要的分子互动，更在于其为我们提供了一种全新的思维方式，即将疾病理解为细胞通讯网络的失调而不仅仅是单个基因或蛋白的故障。

就像互联网的诞生彻底改变了人类交流方式，PRIM-seq技术也可能彻底改变我们理解和治疗疾病的方式，当科学家能全面测绘细胞内的 社交图谱 ，我们离真正精准的疾病干预就更近了一步。（100yiyao.com）

参考文献：

Qi, Z., Xue, S., Chen, J. et al. . Nat Biotechnol (2025). doi：10.1038/s41587-025-02780-z