真核生物的轉錄組由大量蛋白編碼mRNA、非編碼RNA和環形RNA等多種分子組成，具有高度的複雜性和多樣性。因此，如何在龐大而複雜的轉錄組中高效、精準地檢測目標轉錄本，成為當前生命科學及醫學研究中的一個重要挑戰。傳統的靶向轉錄組檢測方法需要在測序前通過探針捕獲或實驗富集，操作繁瑣，且常常無法保留樣本中的全部轉錄組信息，導致文庫用途受限，難以用於大規模整合分析，極大製約了靶向轉錄組研究的應用場景。

2024年10月23日，必威精装版app西汉姆联 趙方慶團隊在Nature Cell Biology發表了題為Real-time and programmable transcriptome sequencing with PROFIT-seq的研究論文，介紹了他們開發的全轉錄組可編程智能測序新技術PROFIT-seq。該技術首次將全轉錄組捕獲技術與計算機編程實時操控算法相結合，能夠在測序過程中同時進行分析和富集，實現目標轉錄本的單分子精確檢測和全轉錄組的無偏定量。這一創新技術可廣泛適用於生命科學研究、病原體檢測和臨床診斷等領域。

PROFIT-seq通過創新的複合逆轉錄策略和滾環擴增技術，不僅能夠捕獲多種類型的轉錄本（包括多聚腺苷酸化、非多聚腺苷酸化和環狀RNA等），還可以在測序過程中實時控製，根據需要選擇性地富集目標轉錄本。此外，該團隊設計了基於最大期望算法的全轉錄組智能定量模型，結合目標轉錄本的全長序列和其他非目標分子的短時測序標簽，實現了精準的全轉錄組定量分析。與傳統方法相比，PROFIT-seq大幅提高了樣本中目標轉錄本的檢測效率和測序通量。

該研究首次提出了轉錄組智能測序的概念，依托人工智能納米孔自適應測序算法，能夠實時判斷測序分子來源，並可編程選擇目標測序分子進行全長測序。這種方法無需複雜的前期實驗處理，僅需提供目標轉錄本的參考序列，即可靈活實現測序的實時操控，滿足多種類型轉錄本的同步檢測需求。同時，通過滾環擴增技術，結合cDNA的多輪通讀與納米孔測序錯誤校正，實現了目標轉錄本的高效、精準的單分子檢測。

研究團隊展示了PROFIT-seq技術在多種實際場景中的應用效果。在臨床檢測中，該技術通過實時富集痰液樣本中肺炎相關病原，大幅提高了病原體的檢測通量（3-5倍），並縮短了關鍵突變的鑒定時間（減少75%時間），實現了快速、準確的目的病原鑒定。同時，該技術還有效檢測了結直腸癌相關微生物與宿主免疫係統的複雜互作，揭示了在結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律。

必威精装版app西汉姆联 趙方慶研究員為該研究的通訊作者，副研究員張金陽，工程師侯玲玲以及吉林大學中日聯誼醫院主任醫師馬連君為共同第一作者。該研究得到了國家傑出青年科學基金、國家重點研發計劃項目及博士後創新人才計劃的資助。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41556-024-01537-1

圖1. 可編程全長轉錄組實時測序技術