更加智能!我国科研人员开发复杂转录组智能实时测序新技术PROFIT-seq

真核生物的转录组由大量蛋白编码mRNA、非编码RNA和环形RNA等多种分子组成，具有高度的复杂性和多样性，这导致特定转录物的表征成为重要挑战。尽管传统的靶向RNA测序（RNA-seq）可以提高目标转录本的灵敏度，但基于杂交捕获和扩增的方法依赖于高效的探针或引物设计，在富集过程中常常丢失定量信息，导致文库应用受限，难以用于大规模整合分析。纳米孔测序因其较长的读取长度和天然修饰检测能力而广泛应用于转录组学研究，但在转录组适应性测序领域进展有限。目前RNA-seq方案的富集效率也受到RNA分子长度的限制，被拒绝的片段不可避免地包括超过一半的不需要的转录。此外，使用寡核苷酸（dT）逆转录（RT）的标准纳米孔互补DNA测序只能捕获聚腺苷化的RNA，而不能分析非聚腺苷化的转录组。为克服上述挑战，中国科学院动物研究所赵方庆团队开发了一种全转录组可编程智能测序新技术（PROFIT-seq）。

如图1a，该方法结合反转录策略和滚环扩增技术（RCA）有效捕获整个转录组。之后，研究结合可编程控制系统，创建了一个用户友好的自适应测序系统，实现了目标转录本的选择性富集，同时保留了所有转录物的丰度。此外，该团队设计了基于最大期望算法的全转录组智能定量模型，结合目标转录本的全长序列和其他非目标分子的短时测序标签，实现了精准的全转录组定量分析。与传统方法相比，PROFIT-seq大幅提高了样本中目标转录本的检测效率和测序通量。

图1PROFIT-seq方法的示意图概述

为了进一步验证所建立的技术的适用性，将提出的PROFIT-seq技术用于新冠患者痰样本中微生物组成的快速检测。结果表明，该技术通过实时富集痰液样本中肺炎相关病原，将病原体的检测通量提高了3-5倍，并缩短了关键突变的鉴定时间（减少75%时间），实现了快速、准确的目标病原鉴定。此外，研究评估了PROFIT-seq技术富集直肠结肠息肉样本中靶基因的富集能力，探索结肠直肠息肉发育过程中的转录组景观，揭示了上皮内瘤变转化过程中免疫反应和微生物组感染之间的复杂关联。

总的来说，利用逆转录策略和纳米孔自适应测序，PROFIT-seq可以有效且简便地捕获多腺苷化转录组，同时能够靶向富集或耗尽特定RNA。该技术可以作为快速临床诊断和靶基因富集的有用方法。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41556-024-01537-1