虽然高密度 DNA 芯片(microarray,或称微阵列)已有三十多年的发展历史。然而,至今等效 RNA芯片的开发有很长一段时间被局限于预先合成的 RNA 链的定位,已被证明是难以处理的。主要原因在于RNA 的核糖的 2′-羟基(hydroxy)上需要额外的保护基团,使得 RNA 合成仍然更加困难和缓慢。
11 月 6 日,维也纳大学化学系和麦吉尔大学无机化学系的研究团队,突破原本的技术限制,开发出一种新的合成方法,透过半导体制造的光刻制造技术(photolithographic fabrication technology)和新保护基团,使 RNA 化学合成的效率比以前高出一百万倍,已能够将 RNA 合成向前推进一大步。
首先,该研究团队使用半导体芯片工业的光刻制造技术(通常用于集成电路制造)进行 RNA 的化学合成,且可生产密度高达 1000000 序列/mm2 的 RNA 芯片。过程中,他们使用 UV-A 光,而非使用远紫外线,生产用于硅蚀刻(silicon etching)和掺杂的电脑芯片。该研究团队的 Mark Somoza 博士对此解释:“对 RNA 来说 ,短波紫外线对 RNA 具有非常强大的破坏力,因此我们在合成中仅限于 UV-A 光。”
此外,他们以缩醛乙酰丙酸酯(acetal levulinyl ester, ALE)作为 RNA 2′-羟基的新保护基团,该基团与光刻合成相容,其在 RNA 链延伸中新增的RNA单体之间的偶联反应中也提供非常高的产率(超过 99%)。
该研究团队的博士后研究员 Jory Liétard 表示,该二技术结合高合成产率和易处理性的优点,使得未来可望在芯片上将制备更长且更有功能的RNA分子。
延伸阅读:兵贵神速! 基因合成可望一天内完成参考资料:
1. Angewandte Chemie International Edition, 2018; 57 (46): 15257 DOI: 10.1002/anie.201806895
2. https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/rna-microchips/
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