真核生物的轉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，具有高度的復雜性和多樣性。因此，如何在龐大而復雜的轉錄組中高效、精準地檢測目標轉錄本，成為當前生命科學與醫(yī)學研究的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)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且操作繁瑣，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，難以用于大規(guī)模整合分析，制約了靶向轉錄組研究的應用場景。

10月23日，中國科學院動物研究所趙方慶團隊在《自然-生物細胞學》（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)了全轉錄組可編程智能測序新技術PROFIT-seq。該技術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(xiàn)目標轉錄本的單分子精確檢測和全轉錄組的無偏定量。這一新技術可廣泛適用于生命科學研究、病原體檢測和臨床診斷等領域。

PROFIT-seq通過創(chuàng)新的復合逆轉錄策略和滾環(huán)擴增技術，能夠捕獲多種類型的轉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轉錄本。同時，該團隊設計了基于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(xiàn)了精準的全轉錄組定量分析。與傳統(tǒng)方法相比，PROFIT-seq提高了樣本中目標轉錄本的檢測效率和測序通量。

該研究提出了轉錄組智能測序概念，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，并可編程選擇目標測序分子進行全長測序。這一方法無需復雜的前期實驗處理，僅需提供目標轉錄本的參考序列，即可靈活實現(xiàn)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，研究通過滾環(huán)擴增技術，結合cDNA的多輪通讀與納米孔測序錯誤校正，實現(xiàn)了目標轉錄本的高效、精準的單分子檢測。

該研究展示了PROFIT-seq在多種實際場景中的應用效果。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，提高了病原體的檢測通量，縮短了關鍵突變的鑒定時間，實現(xiàn)了快速、準確的目的病原鑒定。同時，該技術檢測了結直腸癌相關微生物與宿主免疫系統(tǒng)的復雜互作，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(guī)律。

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家杰出青年科學基金、博士后創(chuàng)新人才支持計劃的支持。

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動物所研發(fā)出全轉錄組可編程智能測序新技術