全转录组测序
全转录组测序(Whole Transcriptome Sequencing),是一种高通量、无偏倚地全面分析细胞中所有RNA分子(包括mRNA和非编码RNA)的技术。它不仅能够定量基因表达水平,还能检测可变剪接、新转录本、融合基因、等位基因特异性表达及RNA编辑等多种转录组复杂特征。传统基因表达研究主要依赖于微阵列(microarray)技术,但其受限于已知序列探针的设计,无法发现新转录本或非编码RNA。随着高通量测序(NGS)技术的发展,RNA-Seq自2008年左右兴起,成为研究转录组的主流方法。

原理介绍
全转录组测序将细胞或组织中的总RNA提取后,构建cDNA文库,再利用高通通量测序平台(如Illumina)对cDNA进行深度测序,最终通过生物信息学分析重建转录组图谱。样本制备与质检: 提取高质量的总RNA(RIN值 ≥ 7.0, 28S/18S比值正常)。使用Agilent 2100等仪器进行质检。rRNA去除: 使用商业化的rRNA去除试剂盒(如Ribo-Zero)处理总RNA,高效去除rRNA。文库构建:长链RNA文库: 将去rRNA后的RNA进行片段化,以随机六聚体引物进行反转录,合成双链cDNA,经末端修复、加A尾、连接测序接头,PCR扩增富集。小RNA文库: 从总RNA中分离18-30nt的小RNA,直接连接3‘和5’特殊接头,反转录并PCR扩增。文库质检与定量: 使用Qubit进行精确定量,Agilent 2100检测文库片段大小分布。上机测序: 按比例混合不同文库,在Illumina NovaSeq/HiSeq平台上进行双端测序。建议数据量:长链RNA≥12 Gb/样本,小RNA≥10 M reads/样本。
文献案例
《Nature》期刊上发表"lincRNAs act in the circuitry controlling pluripotency and differentiation."首次在全转录组尺度上系统解析lincRNA在小鼠胚胎干细胞(ESC)中的功能。通过对226个ESC高表达lincRNA逐一进行shRNA敲低并结合基因表达谱分析,发现93%的lincRNA缺失显著改变数百个蛋白编码基因的表达,其影响程度与Oct4、Nanog等经典多能性因子相当。功能上,26个lincRNA对维持多能性至关重要——其敲低导致Nanog/Oct4等核心因子表达下降及ESC形态丧失;另有30个lincRNA在未分化状态下主动抑制特定谱系(如内胚层、中胚层)的分化程序。机制研究表明,这些lincRNA的启动子被多能性转录因子直接结合,并且约30%可物理结合PRC2、Jarid1b、HDAC1等染色质调控复合物,在反式调控下游基因。该工作以严谨的功能缺失证据确立了lincRNA作为ESC调控回路中不可或缺的功能元件,而非转录“噪音”。

交付内容
标准信息分析结果
序列比对统计与基因表达定量矩阵(涵盖所有RNA类型),RNA鉴定与特征分析,组间差异表达分析结果,差异mRNA的功能富集分析(GO与KEGG)。
高级定制化分析
关键小RNA靶基因分析:针对客户指定的sncRNA,提供其靶基因预测及后续的GO/KEGG富集分析,ceRNA调控网络构建:整合差异表达的miRNA、lncRNA、circRNA与mRNA,绘制核心调控网络图。
生物标志物模型分析
基于多样本表达谱,可进行疾病诊断或预后评估相关的预测模型构建(具体请咨询)。
其他分析
如可变剪接分析、基因融合检测等。
常见问题
全转录组必须选择rRNA去除法。polyA富集法会丢失绝大多数lncRNA、circRNA和不带polyA尾的mRNA,无法实现“全”转录组分析。
建库时,由于不同RNA类型的片段长度和结构特性不同,其捕获效率存在差异。标准化分析流程会分别处理,但绝对定量需谨慎。通常,比较同类型RNA在不同样本间的相对变化更可靠。
