Ankur Jain khám phá các tập hợp RNA trong bệnh thoái hóa thần kinh

Ankur Jain không phải lúc nào cũng biết mình muốn trở thành một nhà sinh vật học. Trong quá trình học đại học tại Viện Công nghệ Ấn Độ Kharagpur, ban đầu anh tập trung vào kỹ thuật, nhưng sớm nhận ra rằng anh không thực sự quan tâm đến việc hiểu cách mọi thứ do con người tạo ra hoạt động. Thay vào đó, anh ấy muốn nghiên cứu các cơ chế khiến mọi thứ trở nên tích cực trong thế giới tự nhiên, anh ấy nói. Jain cuối cùng đã tốt nghiệp với bằng công nghệ sinh học và kỹ thuật sinh hóa vào năm 2007, và chuyển đến Hoa Kỳ để theo đuổi bằng tiến sĩ về lý sinh và sinh học tính toán tại Đại học Illinois Urbana-Champaign.

Trong quá trình học tiến sĩ, Jain tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật tốt hơn để nghiên cứu những gì protein làm trong tế bào. "Các máy móc bên trong tế bào — các protein — chúng thường hoạt động kết hợp với nhau. Có thể một mình protein không thực hiện nhiệm vụ của nó, nhưng [nó làm khi] nó bị ràng buộc với một thứ khác, "ông nói. "Câu hỏi đặt ra là, nó đang hoạt động với cái gì? Đối tác của nó trong tội phạm là gì?

Một phương pháp để xác định các đối tác protein là một xét nghiệm kéo xuống — neo một loại protein vào các hạt trong một cột và xác định protein nào khác liên kết với, hoặc bị "kéo xuống" bởi nó. Nhưng kỹ thuật này gặp khó khăn khi protein có nhiều đối tác.

Để khắc phục vấn đề này, Jain đã dẫn đầu nỗ lực phát triển một xét nghiệm kéo xuống đơn phân tử (SiMPull) trong đó protein A được gắn vào slide, trong khi protein B và C được gắn thẻ với peptide huỳnh quang. Bằng cách phủ lên hình ảnh kính hiển vi huỳnh quang có độ phân giải đơn phân tử, kỹ thuật này có thể xác định xem protein A có thể liên kết với B và C cùng một lúc hay chỉ riêng biệt. Jain sau đó đã sử dụng kỹ thuật này để nghiên cứu các thành phần của phức hợp mTOR, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển tế bào bình thường mà còn trong nhiều bệnh, bao gồm cả ung thư.

Sau khi nhận bằng tiến sĩ vào năm 2013, Jain đã đảm nhận vị trí sau tiến sĩ với nhà hóa sinh Ronald Vale tại Đại học California, San Francisco. Trong thời gian này, ông xoay trục sang nghiên cứu tổ chức bên trong của các tế bào. Nhiều cấu trúc nội bào được bao bọc trong màng, nhưng những cấu trúc khác thì không, Jain nói. "Cũng giống như dầu và nước tách biệt với nhau, có những ngăn bên trong tế bào không có ranh giới vật lý xung quanh chúng, nhưng vẫn duy trì bản sắc của chúng."

Jain ban đầu không nghiên cứu hiện tượng này, được gọi là tách pha lỏng-lỏng, trong bất kỳ bệnh cụ thể nào. Nhưng vào năm 2014, Thử thách xô nước đá, trong đó nêu bật bệnh xơ cứng teo cơ bên (ALS), đã gây bão trên internet. Jain đã học được rằng một số dạng ALS gia đình có liên quan đến sự lặp lại nucleotide bất thường trong một gen cụ thể. Ông nhận thấy rằng những mẫu liên quan đến bệnh này trong DNA của bệnh nhân — và RNA mà nó được phiên mã thành — trông tương tự như DNA tổng hợp và RNA mà ông đang tạo ra để nghiên cứu tổng hợp RNA và tách pha.

Trong một bài báo của Nature năm 2017, Jain đã chứng minh rằng các phân tử RNA có sự giãn nở lặp lại, bao gồm cả những phân tử liên quan đến các bệnh như ALS và Huntington, liên kết với nhau theo những cách cụ thể, tạo thành gel và trải qua quá trình phân tách pha để tạo ra các cấu trúc được gọi là RNA foci. Trong khi các ổ RNA đã được quan sát thấy trong các tế bào của bệnh nhân bị rối loạn mở rộng lặp lại, nghiên cứu này đã tiết lộ các cơ chế mà sự giãn nở lặp lại trong DNA dẫn đến các ổ RNA và cho thấy rằng các RNA bất thường này, và không chỉ các protein bất thường, có thể liên quan đến việc thúc đẩy bệnh.

Vale nói với The Scientist rằng anh ấy "rất ấn tượng với sự độc đáo của công việc [Jain] với tư cách là một sinh viên tốt nghiệp. . . và tia sáng của suy nghĩ ban đầu và sự độc lập cũng xuất hiện trong postdoc của anh ấy. Trên hết, Vale nói thêm, Jain "chỉ là một người thực sự tuyệt vời để tương tác và làm khoa học."

Năm 2018, Jain gia nhập Viện Whitehead tại MIT, nơi anh tiếp tục nghiên cứu vai trò của các ổ RNA trong bệnh thoái hóa thần kinh. Năm nay, ông được vinh danh là Học giả Y sinh Pew, và ông nói rằng ông có kế hoạch sử dụng nguồn tài trợ đi kèm để điều tra vai trò của polyamine trong tổng hợp RNA.

Trong số các dự án khác của mình, Jain gần đây đã hợp tác với Jing-Ke Weng, một nhà sinh vật học của MIT, người nghiên cứu quá trình trao đổi chất của thực vật, để sàng lọc các phân tử nhỏ do thực vật sản xuất để có khả năng ức chế sự tập hợp RNA và protein liên quan đến rối loạn thoái hóa thần kinh của con người. Sự hợp tác này đầy hứa hẹn về mặt khoa học, nhưng cũng thú vị đối với các nhà khoa học liên quan, Weng nói. Cả ông và Jain đều "khá quan tâm đến các cơ chế cơ bản về cách mọi thứ hoạt động, cách các phân tử hoạt động trong các tế bào", ông nói thêm. "Chúng tôi chỉ tình cờ được đào tạo trong các lĩnh vực rất khác nhau. Vì vậy, khi chúng tôi gặp nhau và thảo luận, chúng tôi có rất nhiều niềm vui".
Hannah Thomasy

Oct 3, 2022