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摘要該研究提出了轉(zhuǎn)錄組智能測序概念,依托人工智能納米孔自適應(yīng)測序算法,能夠?qū)崟r判斷測序分子來源,并可編程選擇目標(biāo)測序分子進行全長測序。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】真核生物的轉(zhuǎn)錄組由大量蛋白編碼mRNA、非編碼RNA和環(huán)形RNA等多種分子組成,具有高度的復(fù)雜性和多樣性。因此,如何在龐大而復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄組中高效、精準(zhǔn)地檢測目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本,成為當(dāng)前生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的靶向轉(zhuǎn)錄組檢測方法需要在測序前通過探針捕獲或?qū)嶒灨患也僮鞣爆?,常常無法保留樣本中的全部轉(zhuǎn)錄組信息,導(dǎo)致文庫用途受限,難以用于大規(guī)模整合分析,制約了靶向轉(zhuǎn)錄組研究的應(yīng)用場景。
 
  10月23日,中國科學(xué)院動物研究所趙方慶團隊在《自然-生物細胞學(xué)》(Nature Cell Biology)上,發(fā)表了題為Real-time and programmable transcriptome sequencing with PROFIT-seq的研究論文。該團隊開發(fā)了全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測序新技術(shù)PROFIT-seq。該技術(shù)將全轉(zhuǎn)錄組捕獲技術(shù)與計算機編程實時操控算法相結(jié)合,能夠在測序過程中同時進行分析和富集,實現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的單分子精確檢測和全轉(zhuǎn)錄組的無偏定量。這一新技術(shù)可廣泛適用于生命科學(xué)研究、病原體檢測和臨床診斷等領(lǐng)域。
 
  PROFIT-seq通過創(chuàng)新的復(fù)合逆轉(zhuǎn)錄策略和滾環(huán)擴增技術(shù),能夠捕獲多種類型的轉(zhuǎn)錄本如多聚腺苷酸化、非多聚腺苷酸化和環(huán)狀RNA等,可以在測序過程中實時控制,并能夠根據(jù)需要選擇性地富集目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本。同時,該團隊設(shè)計了基于最大期望算法的全轉(zhuǎn)錄組智能定量模型,結(jié)合目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的全長序列和其他非目標(biāo)分子的短時測序標(biāo)簽,實現(xiàn)了精準(zhǔn)的全轉(zhuǎn)錄組定量分析。與傳統(tǒng)方法相比,PROFIT-seq提高了樣本中目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的檢測效率和測序通量。
 
  該研究提出了轉(zhuǎn)錄組智能測序概念,依托人工智能納米孔自適應(yīng)測序算法,能夠?qū)崟r判斷測序分子來源,并可編程選擇目標(biāo)測序分子進行全長測序。這一方法無需復(fù)雜的前期實驗處理,僅需提供目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的參考序列,即可靈活實現(xiàn)測序的實時操控,滿足多種類型轉(zhuǎn)錄本的同步檢測需求。同時,研究通過滾環(huán)擴增技術(shù),結(jié)合cDNA的多輪通讀與納米孔測序錯誤校正,實現(xiàn)了目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的高效、精準(zhǔn)的單分子檢測。
 
  該研究展示了PROFIT-seq在多種實際場景中的應(yīng)用效果。臨床檢測中,該技術(shù)通過實時富集痰液樣本中肺炎相關(guān)病原,提高了病原體的檢測通量,縮短了關(guān)鍵突變的鑒定時間,實現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的目的病原鑒定。同時,該技術(shù)檢測了結(jié)直腸癌相關(guān)微生物與宿主免疫系統(tǒng)的復(fù)雜互作,揭示了在結(jié)直腸息肉惡性瘤變過程中宿主免疫組庫與腸道微生物的相互作用規(guī)律。
 
  研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家杰出青年科學(xué)基金、博士后創(chuàng)新人才支持計劃的支持。
 
動物所研發(fā)出全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測序新技術(shù)

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