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Science子刊:消除测序偏好的有效方法
2020-10-17 14:54:59   

  为了跟踪免疫系统激活后的抗体生成情况,研究人员对携带抗体生产指令的mRNA进行了测序分析。“近年来测序技术取得了很大的进展,测序速度显著加快,测序成本大幅下降。然而目前的测序方法并不适合分析抗体RNA,”领导这项研究的SaiReddy教授解释道。机体产生的抗体种类非常多,测序抗体RNA需要很高的灵敏性和准确性。

  Reddy及其同事创建了一个使用基因条码的控制系统,对RNA测序进行补充和完善。这个系统与计算机分析结合起来,大大提升了RNA测序的精确性,消除了人为引入突变和RNA分子相对浓度的干扰。“通过这种方式我们能够去除超过98%的测序错误,”Reddy实验室的博士后TarikKhan说。

  研究人员将自己开发的体系命名为分子扩增指纹(MAF)。他们在PCR扩增之前给每个RNA分子随机打上独一无二的“条码”。他们还在扩增过程中添加另一种条码,以记录PCR扩增的偏好。计算机分析可以通过这些条码将原始抗体RNA与测序中发生突变的分子区分开,还能够确定抗体RNA原本所占的比例。

  这项研究为人们展示的抗体测序方法,适合多种免疫学研究。Reddy正在与多家公司合作,把这一方法用于抗体和的开发。“我们的技术可以精确反映HIV感染者体内的免疫应答过程,”Reddy教授指出。“过去人们只能发现免疫应答中丰度较高的抗体,测序可以准确快速的鉴定那些罕见抗体。”蛋白质分析需要抗体达到较高的浓度,无法检测疾病早期产生的少量抗体分子。这项研究中的测序方法有望帮助人们尽早诊断出癌症和自身免疫疾病。

  新一代测序技术在爆炸式发展的同时,也衍生出许多其他技术创新。RNA深度测序(RNA-Seq)就是其中之一,这项技术使我们对细胞及其调控机制的理解,达到了前所未有的深度和广度。那么RNA测序究竟可不可靠呢?

  由美国FDA牵头的测序质量控制(SEQC)项目对RNA测序的准确性、可重现性和信息含量进行了综合性评估。其初步调查结果发表在2014年09月的NatureBiotechnology杂志上,石乐明教授是这篇文章的通讯作者之一。研究人员用RNA参照样本在全球多个实验室的IlluminaHiSeq、LifeTechnologiesSOLiD、Roche454平台上进行检测,主要评估RNA测序在接头区域和差异性表达谱中的表现,并将其与芯片和定量PCR(qPCR)进行比较。研究表明,数据分析的算法会对RNA测序产生很大影响,不同算法生成的转录本数据存在很大差异。

  浙江大学和哈佛大学的研究人员在CellReports杂志上发表了一项单细胞mRNA-seq研究。基因表达变异是小鼠胚胎(ESC)的一个重要特征,但人们一直不清楚这背后的具体原因。研究人员通过分析小鼠胚胎干细胞发现,这些细胞表现出的异质性是血清培养造成的。他们在其中鉴定了高度变异的基因簇,以及独特的染色质状态。研究显示,双价基因(bivalentgene)更容易出现表达变异。进一步研究表明,无血清培养可以减少小鼠ESC的异质性和转录组变异。这意味着,细胞内的网络变异大多是细胞外的培养环境造成的。

  在生物学中,位置信息是很重要的。mRNA是活跃基因的功能性拷贝,它们在活组织中的定位,往往与细胞和组织的生长发育调控有关。以往人们要磨碎细胞才能同时分析多个mRNA,但这样就无法了解mRNA在细胞中的定位。哈佛医学院Wyss研究所的科学家们解决了这个问题。GeorgeMChurch和JeHyukLee领导团队开发了荧光原位RNA测序(FISSEQ)技术,该技术可以在固定的细胞和组织中,获得全基因组范围的基因表达图谱。


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