全长转录组
传统的二代短读长测序依赖片段拼接,往往停留在基因表达差异层面,面对复杂剪接异构体时容易丢失完整结构信息。而三代全长转录组测序则能以长读长贯穿完整转录本,更准确地解析可变剪接、新生转录本和poly(A)尾等关键特征。
表观生物引进齐碳科技QPinnacle 2高通量纳米孔测序平台,我们依托该平台推出全长转录组测序服务(ISO-seq),围绕转录本定量、新生转录本预测、可变剪接、poly(A)尾及功能多样性等维度开展系统分析,助力研究者从基因表达表象深入转录调控机制,充分挖掘样本中的功能信息。
平台优势
QPinnacle 2搭载O2测序生化体系,兼具高通量、高效率和灵活运行等特点,该平台将单次测序原始准确率(单读长准确率)提升至Q20(≥99%)级别,在保持长读长技术优势的同时,显著提高了数据的基础质量与可靠性推出。
高通量,单张芯片设计通量400Gb,整机通量800Gb,可高效支持大规模基因组、人群队列研究等高数据量需求的应用场景;
高效率,每小时可产出数据6Gb;
高灵活性,支持双芯片独立运行、可随时暂停/继续测序,灵活方便。
RNA提取与质检➡️mRNA富集➡️全长cDNA合成➡️cDNA纯化与片段筛选➡️末端修复➡️测序接头连接➡️纳米孔芯片上样➡️电信号Basecall原始数据输出
技术流程
技术应用场景
1. 肿瘤转录本与融合基因研究
鉴定肿瘤特异性异构体、异常剪接、融合转录本及异构体切换,助力解析肿瘤发生、转移和耐药机制,并筛选潜在标志物及功能靶点。
2. 免疫与疾病机制研究
解析不同免疫细胞或疾病组织中的特异性转录本,揭示自身免疫病、感染、炎症及其他复杂疾病中的转录调控机制。
3. 转录本结构与加工调控研究
联合分析可变剪接、APA和poly(A)尾变化,研究RNA加工对转录本稳定性、亚细胞定位及翻译效率的影响。
4. 新生转录本挖掘与遗传变异功能解析
发现新生转录本和lncRNA,完善基因组注释,并将疾病相关变异与异常剪接、特定异构体及等位基因特异性表达联系起来。
送样要求
1、 Total RNA:>1 μg
2、仅限人、大小鼠,其它物种需评估
分析内容
标准分析
1. 原始数据质控
2. 基因组比对
3. 基因/转录本水平定量
4. polyA尾鉴定与定量
5. 可变剪接分析
6. 基因/转录本差异分析
7. 差异基因富集分析
高级分析
1. 功能多样性分析(FDA)
2. 新生转录本预测
3. 基因/转录本/可变剪接/polyA的4维度联合分析
实测数据
1. 转录本水平
差异倍数在TM四类分布
2. PolyA水平
3. 可变剪接水平
4. 功能多样性分析(FDA)
TSS距离分布图
5. 富集分析
全长测序发现的 35,879 个新异构体及其类型,包括新剪接结构、融合转录本、反义转录本和基因间转录本,并以 TREM2/TREML1 位点为例展示了复杂融合异构体的发现与 RT-PCR 验证,更直观地说明全长转录组如何从“基因表达量”深入到“完整异构体结构”
应用案例
1、Nat Genet:基于常规全长转录组测序构建人小胶质细胞异构体图谱并解析疾病相关剪接调控机制【1】
研究以人脑小胶质细胞为研究对象,利用常全长转录组测序,对 30 份人源小胶质细胞样本进行测序,获得覆盖完整转录本结构的长读长序列,从而系统发现传统短读长 RNA-seq 难以准确解析的新异构体、可变剪接、内含子滞留、替代转录起始位点以及基因融合转录本。
研究进一步将全长测序获得的新异构体信息整合进 GENCODE 注释,构建小胶质细胞异构体参考图谱 isoMiGA,并将该增强版参考用于大规模短读长数据的转录本定量和异构体使用分析。
在此基础上,研究开展转录本使用数量性状位点、剪接数量性状位点及基因表达数量性状位点分析,并与阿尔茨海默病和帕金森病的 GWAS 风险信号进行共定位,最终从“基因表达改变”进一步解析到“特定转录本及剪接事件受到遗传调控”,揭示神经退行性疾病风险位点可能通过调节异构体结构和剪接选择发挥作用。
系统展示了人卵母细胞中 isoform 的多样性分类,揭示 NNC 类新型 isoform 高度富集且具有卵母细胞特异性,并通过 PCR 和 Sanger 测序对代表性新型 isoform 进行了实验验证
2、NC:全长转录组测序系统解析卵母细胞成熟过程中RNA亚型多样性与转座元件调控机制【2】
该研究以人和小鼠卵母细胞为研究对象,采用全长转录组测序(Iso-Seq)技术,对卵母细胞成熟各阶段(GV、MⅠ、MⅡ)的转录本进行系统性全景解析。研究通过对单个卵母细胞独立建库、条形码标记后混池测序,鉴定出大量此前未被注释的新型转录本亚型(人7154个,小鼠4875个),并发现约30%的新型亚型来源于转座元件(TE),TE的整合不仅驱动了新亚型的产生,还显著增强了转录本的稳定性。此外,研究通过差异亚型使用分析(DTU)揭示了卵母细胞成熟过程中的亚型切换规律,并以ARHGAP18新型亚型为例进行了功能验证。全长测序相较于传统短读长NGS,能够完整捕获转录本全长结构,显著提升了对复杂转录组的解析能力。
FSM/NIC/NNC等各类占比;DUX4+与DUX4−条件下异构体分布对比饼图;全长测序数据支持率、CAGE支持TSS及polyA位点验证柱状图
3、Sci Adv:DUX4诱导的细胞背景特异性转录组重塑【3】
研究以可诱导表达DUX4的人成肌细胞系为模型,整合全长转录组测序与短读长RNA测序,构建了DUX4表达条件下的全长转录组图谱。研究系统鉴定了大量参考基因组未注释的新型异构体(NIC/NNC类),揭示DUX4激活后转录组复杂性显著提升,表现为可变剪接事件增加、新型转录起始/终止位点涌现及无义介导的mRNA降解靶标积累。通过与人类早期胚胎(四细胞期)全长转录组的跨物种比较,研究发现DUX4靶基因在成肌细胞与胚胎中虽被共同激活,但异构体使用模式存在显著的细胞背景特异性差异。
此外,研究还鉴定出数百个此前未注释的基因间区转录本,其主体由重复元件(尤其是LTR)构成,并在FSHD患者原代肌管中得到验证。
参考文献
1. Humphrey J, Brophy E, Kosoy R, et al. Long-read RNA sequencing atlas of human microglia isoforms elucidates disease-associated genetic regulation of splicing. Nat Genet. 2025;57(3):604-615.
2.Wang Y, Wang W, Liu Y, et al. Single-oocyte full-length isoform sequencing unveils the impact of transposable elements on RNA diversity and stability. Nat Commun. 2026;17(1):4945. Published 2026 Apr 7.
3. Zheng D, van den Heuvel A, Balog J, et al. DUX4 activates common and context-specific intergenic transcripts and isoforms. Sci Adv. 2025;11(19):eadt5356.