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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

動(dòng)物所研發(fā)出全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測(cè)序新技術(shù)

2024-10-23 動(dòng)物研究所

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

10月23日，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所趙方慶團(tuán)隊(duì)在《自然-生物細(xì)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(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測(cè)序新技術(shù)PROFIT-seq。該技術(shù)將全轉(zhuǎn)錄組捕獲技術(shù)與計(jì)算機(jī)編程實(shí)時(shí)操控算法相結(jié)合，能夠在測(cè)序過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行分析和富集，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的單分子精確檢測(cè)和全轉(zhuǎn)錄組的無(wú)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(cè)和臨床診斷等領(lǐng)域。

PROFIT-seq通過(guò)創(chuàng)新的復(fù)合逆轉(zhuǎn)錄策略和滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)，能夠捕獲多種類(lèi)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(cè)序過(guò)程中實(shí)時(shí)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(shí)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(zhǎng)序列和其他非目標(biāo)分子的短時(shí)測(cè)序標(biāo)簽，實(shí)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(cè)效率和測(cè)序通量。

該研究提出了轉(zhuǎn)錄組智能測(cè)序概念，依托人工智能納米孔自適應(yīng)測(cè)序算法，能夠?qū)崟r(shí)判斷測(cè)序分子來(lái)源，并可編程選擇目標(biāo)測(cè)序分子進(jìn)行全長(zhǎng)測(cè)序。這一方法無(wú)需復(fù)雜的前期實(shí)驗(yàn)處理，僅需提供目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的參考序列，即可靈活實(shí)現(xiàn)測(cè)序的實(shí)時(shí)操控，滿足多種類(lèi)型轉(zhuǎn)錄本的同步檢測(cè)需求。同時(shí)，研究通過(guò)滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)，結(jié)合cDNA的多輪通讀與納米孔測(cè)序錯(cuò)誤校正，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的高效、精準(zhǔn)的單分子檢測(cè)。

該研究展示了PROFIT-seq在多種實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用效果。臨床檢測(cè)中，該技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)富集痰液樣本中肺炎相關(guān)病原，提高了病原體的檢測(cè)通量，縮短了關(guān)鍵突變的鑒定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的目的病原鑒定。同時(shí)，該技術(shù)檢測(cè)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(guò)程中宿主免疫組庫(kù)與腸道微生物的相互作用規(guī)律。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃的支持。

論文鏈接

動(dòng)物所研發(fā)出全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測(cè)序新技術(shù)

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(cè)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(cè)方法需要在測(cè)序前通過(guò)探針捕獲或?qū)嶒?yàn)富集且操作繁瑣，常常無(wú)法保留樣本中的全部轉(zhuǎn)錄組信息，導(dǎo)致文庫(kù)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(chǎng)景。10月23日，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所趙方慶團(tuán)隊(duì)在《自然-生物細(xì)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(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測(cè)序新技術(shù)PROFIT-seq。該技術(shù)將全轉(zhuǎn)錄組捕獲技術(shù)與計(jì)算機(jī)編程實(shí)時(shí)操控算法相結(jié)合，能夠在測(cè)序過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行分析和富集，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的單分子精確檢測(cè)和全轉(zhuǎn)錄組的無(wú)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(cè)和臨床診斷等領(lǐng)域。PROFIT-seq通過(guò)創(chuàng)新的復(fù)合逆轉(zhuǎn)錄策略和滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)，能夠捕獲多種類(lèi)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(cè)序過(guò)程中實(shí)時(shí)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(shí)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(zhǎng)序列和其他非目標(biāo)分子的短時(shí)測(cè)序標(biāo)簽，實(shí)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(cè)效率和測(cè)序通量。該研究提出了轉(zhuǎn)錄組智能測(cè)序概念，依托人工智能納米孔自適應(yīng)測(cè)序算法，能夠?qū)崟r(shí)判斷測(cè)序分子來(lái)源，并可編程選擇目標(biāo)測(cè)序分子進(jìn)行全長(zhǎng)測(cè)序。這一方法無(wú)需復(fù)雜的前期實(shí)驗(yàn)處理，僅需提供目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的參考序列，即可靈活實(shí)現(xiàn)測(cè)序的實(shí)時(shí)操控，滿足多種類(lèi)型轉(zhuǎn)錄本的同步檢測(cè)需求。同時(shí)，研究通過(guò)滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)，結(jié)合cDNA的多輪通讀與納米孔測(cè)序錯(cuò)誤校正，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的高效、精準(zhǔn)的單分子檢測(cè)。該研究展示了PROFIT-seq在多種實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用效果。臨床檢測(cè)中，該技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)富集痰液樣本中肺炎相關(guān)病原，提高了病原體的檢測(cè)通量，縮短了關(guān)鍵突變的鑒定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確的目的病原鑒定。同時(shí)，該技術(shù)檢測(cè)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(guò)程中宿主免疫組庫(kù)與腸道微生物的相互作用規(guī)律。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃的支持。論文鏈接動(dòng)物所研發(fā)出全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測(cè)序新技術(shù)

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