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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(tuán)隊在《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(jī)編程實時操控算法相結(jié)合，能夠在測序過程中同時進(jìn)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(kuò)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(tuán)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(jìn)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(kuò)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。論文鏈接動物所研發(fā)出全轉(zhuǎn)錄組可編程智能測序新技術(shù)