Avancées dans l'analyse de l'ARN : Présentation de RISER
Un nouvel outil améliore l'étude des types d'ARN en faible abondance en temps réel.
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Table des matières
- Le défi de la mesure de l'ARN
- Méthodes actuelles pour l'analyse de l'ARN
- Présentation de RISER : Une nouvelle approche
- Comment fonctionne RISER
- Résultats de l'utilisation de RISER
- Applications plus larges de RISER
- L'importance des types d'ARN
- Avantages de l'élimination en temps réel de l'ARN
- Comment RISER change le paysage de la recherche sur l'ARN
- L'avenir du séquençage de l'ARN
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
L'ARN, ou acide ribonucléique, joue un rôle super important dans nos cellules. Il transporte les instructions de l'ADN, aidant à fabriquer les protéines dont notre corps a besoin pour fonctionner. Parmi les différents types d'ARN, certains ont des rôles clés mais sont présents en très petites quantités. C'est le cas des ARN longs non codants (LncARN), qui ne fabriquent pas de protéines mais influencent quand même plein de processus en biologie, comme le développement et les maladies.
Le défi de la mesure de l'ARN
Quand les scientifiques étudient l'ARN, ils utilisent souvent une méthode appelée séquençage, qui les aide à lire les infos génétiques des molécules d'ARN. Cependant, la plupart des méthodes de séquençage ont tendance à privilégier les types d'ARN abondants, comme l'ARN messager (ARNm). Du coup, les types d'ARN moins courants, comme les lncARN, peuvent passer à la trappe. Résultat : les scientifiques ont du mal à comprendre ces types d'ARN moins abondants et leurs fonctions.
Méthodes actuelles pour l'analyse de l'ARN
Pour étudier efficacement les types d'ARN à faible abondance, les chercheurs ont développé des techniques qui aident à isoler ces molécules spécifiques d'ARN avant le séquençage. Ces techniques impliquent souvent des processus chimiques qui peuvent coûter cher et prendre du temps. De plus, ces méthodes peuvent parfois endommager l'ARN, ce qui entraîne des résultats inexactes. Il y a aussi une limite dans le sens où ces méthodes ciblent généralement seulement les séquences d'ARN connues, ce qui peut faire manquer des types nouvellement découverts.
Présentation de RISER : Une nouvelle approche
Pour surmonter les défis mentionnés ci-dessus, une nouvelle technologie appelée RISER a été développée. RISER permet la séparation en temps réel des types d'ARN sans avoir besoin de processus biochimiques complexes. Cela signifie que les chercheurs peuvent se concentrer sur l'étude des ARN moins abondants tout en garantissant que l'intégrité de l'ARN reste intacte.
Comment fonctionne RISER
RISER fonctionne avec un type spécifique de séquençage d'ARN appelé séquençage direct de l'ARN. Dans cette méthode, les molécules d'ARN sont lues au fur et à mesure qu'elles passent à travers un petit pore. RISER tire parti de ce processus. Il utilise l'intelligence artificielle pour analyser les signaux électriques produits lors du séquençage de l'ARN. En reconnaissant des motifs dans les signaux, RISER peut identifier le type d'ARN présent et décider s'il doit le garder ou l'éjecter du processus de séquençage.
Classification de l'ARN en temps réel
Lorsque les molécules d'ARN commencent à passer à travers le pore de séquençage, RISER évalue rapidement les signaux électriques et utilise un modèle d'apprentissage profond pour classer le type d'ARN. Si l'ARN correspond à un type que le chercheur veut éliminer, RISER envoie un ordre pour retirer cet ARN du processus de séquençage. Cela permet d'allouer plus de ressources de séquençage aux types d'ARN moins abondants, comme les lncARN.
Utilisation efficace des ressources
Un des principaux avantages de RISER est son efficacité. Les méthodes traditionnelles d'analyse de l'ARN prennent souvent plus de temps et nécessitent plus de puissance de calcul. En revanche, RISER peut classer les signaux d'ARN rapidement et nécessite moins de données d'entrée pour faire des prédictions précises. Cela signifie que les chercheurs peuvent obtenir des résultats beaucoup plus vite, ce qui est surtout crucial lors des séquençages en direct où le temps est compté.
Résultats de l'utilisation de RISER
Quand RISER a été testé, il a montré des résultats prometteurs. Dans des configurations expérimentales en direct, RISER a pu éliminer efficacement des types d'ARN abondants comme les ARNm et les ARN mitochondriaux (mtARN) tout en enrichissant les comptes de lecture du séquençage des lncARN. Cela montre la capacité de RISER à aider les chercheurs à se concentrer sur l'étude des types d'ARN rares sans perdre de données cruciales.
Applications plus larges de RISER
Au-delà de l'analyse des lncARN, RISER peut être adapté à divers types d'ARN et applications. Le logiciel peut être facilement mis à jour pour intégrer de nouveaux modèles d'ARN, ce qui le rend très flexible. Cette adaptabilité signifie que les chercheurs peuvent utiliser RISER pour des études variées, y compris celles liées à la santé humaine et aux maladies, ainsi que dans différents organismes.
L'importance des types d'ARN
Les lncARN, même s'ils ne sont pas directement impliqués dans la fabrication de protéines, jouent des rôles significatifs dans la régulation de divers processus cellulaires. Par exemple, ils peuvent aider à contrôler l'expression des gènes, influençant la façon dont les cellules croissent et fonctionnent. Comprendre comment ces types d'ARN fonctionnent peut conduire à des découvertes sur le développement des maladies, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux traitements.
Avantages de l'élimination en temps réel de l'ARN
Une des forces clés de RISER est sa capacité à éliminer en temps réel les types d'ARN indésirables pendant le processus de séquençage. Ce contrôle dynamique signifie que les chercheurs peuvent adapter leurs expériences pour se concentrer sur des types d'ARN spécifiques sans perdre de temps ou de ressources précieuses. Les méthodes traditionnelles tendent à analyser tous les types d'ARN après séquençage, ce qui peut conduire à une quantité écrasante de données et compliquer l'analyse.
Comment RISER change le paysage de la recherche sur l'ARN
Avec RISER, les chercheurs peuvent mener des expériences qui étaient auparavant difficiles ou impossibles. En améliorant la détection des types d'ARN à faible abondance, RISER permet une compréhension plus complète du paysage de l'ARN dans les cellules. Cela peut mener à des percées dans des domaines tels que la recherche sur le cancer, la biologie du développement et la médecine régénérative, où comprendre les types d'ARN rares est crucial pour découvrir de nouveaux biomarqueurs et thérapies potentielles.
L'avenir du séquençage de l'ARN
Le développement de technologies comme RISER représente un pas en avant significatif dans la recherche sur l'ARN. Alors que les scientifiques continuent d'explorer les complexités de l'ARN, avoir des outils qui améliorent leur capacité à détecter et analyser différents types d'ARN sera essentiel. RISER est sur le point de devenir un outil standard dans les laboratoires, améliorant l'efficacité et la précision du séquençage de l'ARN.
Conclusion
En résumé, RISER fournit une solution innovante aux défis liés à l'étude des types d'ARN à faible abondance. En permettant une identification et une séparation en temps réel de l'ARN pendant le séquençage, cette technologie aide les chercheurs à explorer l'univers de l'ARN plus efficacement. Alors que ce domaine continue de croître, le rôle de RISER dans la facilitation de la recherche sur l'ARN devrait s'étendre, menant à de nouvelles découvertes scientifiques et avancées en santé.
Titre: Biochemical-free enrichment or depletion of RNA classes in real-time during direct RNA sequencing with RISER
Résumé: The heterogeneous composition of cellular transcriptomes poses a major challenge for detecting weakly expressed RNA classes, as they can be obscured by abundant RNAs. Although biochemical protocols can enrich or deplete specified RNAs, they are time-consuming, expensive and can compromise RNA integrity. Here we introduce RISER, a biochemical-free technology for the real-time enrichment or depletion of RNA classes. RISER performs selective rejection of molecules during direct RNA sequencing by identifying RNA classes directly from nanopore signals with deep learning and communicating with the sequencing hardware in real time. By targeting the dominant messenger and mitochondrial RNA classes for depletion, RISER reduced their respective read counts by more than 85%, resulting in an increase in sequencing depth of up to 93% for long non-coding RNAs. We also applied RISER for the depletion of globin mRNA in whole blood, achieving a decrease in globin reads by more than 90% as well as a significant increase in non-globin reads. Furthermore, using a GPU or a CPU, RISER is faster than GPU-accelerated basecalling and mapping. RISERs modular and retrainable software and intuitive command-line interface allow easy adaptation to other RNA classes. RISER is available at https://github.com/comprna/riser.
Auteurs: Eduardo Eyras, A. Sneddon, A. Ravindran, S. Shanmuganandam, M. Kanchi, N. Hein, S. Jiang, N. E. Shirokikh
Dernière mise à jour: 2024-03-02 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.29.518281
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.29.518281.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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