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2024/12/20 9:26:19血液是一种信息量巨大、获取方便且微创的样本类型,广泛用于诊断和临床研究,以探索疾病的病理和生理机制以及疗法的作用。全血转录组测序是一种基于RNA测序(RNA-Seq)的方法,可对全血进行深入的基因表达谱分析,深入了解全系统范围内所有转录本的表达和丰度。高通量RNA-Seq技术的发展使我们能够以较低的成本收集高质量的血液转录组信息,为发现生物标志物、了解药物反应、病理和生理过程以及疾病的无创诊断带来了革命性的变化。
外周血的优势在于采集快捷,且可在大规模人群中实现。然而,一旦血液离开人体,问题就来了。传统方法需要从全血中分离白细胞,再提取RNA,以解决血液中污染物的问题。如今,专门为制备血液样本而开发的方案使我们能够从全血中获得高质量的RNA-Seq 数据。
什么是RNA-seq?
RNA-seq即转录组测序技术(Transcriptome sequencing),广义的定义为:对细胞内所有RNA(包括rRNA/ tRNA/ mRNA等)进行高通量测序,狭义的定义为:对细胞内mRNA进行高通量测序,临床检验实验室指的一般为狭义的转录组测序。
血液样本
任何血液转录组分析实验的第一步都是通过静脉穿刺或指针采血。从少量血液中获取优质RNA的技术进步,如通过指针采样,将使广泛的研究成为可能,参与者甚至可以进行自我采样。
血液RNA降解可能发生在采集、储存和处理过程中,因此,血液排出体外后,必须防止或减少RNA降解。而血液RNA极易降解的原因之一是血浆中含有高浓度的RNA酶(RNase)。在一项研究中,血浆内的游离RNA仅在15 秒钟就发生降解,导致无法进行实时PCR扩增,RNA酶的威力由此可见一斑。因此,在采集全血时立即抑制RNA酶的活性至关重要,这样才能确保采集高质量的RNA,这对下游测序、生物标记物鉴定和疾病诊断至关重要。
为了降低RNA的降解,特别是在开展大规模血液转录组学项目时,我们建议使用专门RNA采血管收集血液,如PAXgene™全血RNA 采血管(BD, 762165)。该采血管含有能稳定 RNA 的专有试剂,能产生准确反映采样时血液状态的基因表达数据。
更重要的一点,采血管的样本储藏时间及RNA质量的稳定性,是大型多中心临床研究的一个关键考虑因素。PAXgene全血RNA保存管(762165)内含能够稳定体内基因转录性状的抗凝剂。抗凝剂能够减少RNA在体外的降解,稳定细胞内的RNA,并将基因诱导的水平降低到最小程度,被广泛用于血液RNA样本的保存。相关实验证明,PAXgene™ 全血RNA 采血管中样本在-80℃储存7年后 ,提取的RNA 质量与产量均较稳定,样本在-20℃中储存11年后,RNA 质量与采集当天相比没有降低。
PAXgene™ 血液RNA管附带有配套的RNA提取方案(Qiagen,cat.762331),也可以使用不同的RNA提取方案进行分离,例如使用苯酚/氯仿提取,或与血液样本兼容的其他方案。
细胞壁被破坏后,裂解液中不仅含有RNA,还含有DNA和蛋白质。基因组DNA(gDNA)是"杂质"之一,会在数据分析步骤中造成偏差和定量问题。然而,由于血细胞中DNA的含量高于RNA,一般会对从血液中分离出来的RNA使用DNase进行处理。
在开始制备RNA-Seq文库之前,是否需要进行任何RNA 预处理在很大程度上取决于实验设计、所选文库预处理和样本类型。在从血液中分离出的RNA样本中,有两个重要的"杂质"占据了很大的测序空间,它们是珠蛋白mRNA和核糖体RNA(rRNA)。
红细胞中的珠蛋白mRNA量可占样本中所有mRNA的 30-80%,而rRNA 则占总RNA的80-90 %。在mRNA-Seq实验中,经过poly(A)选择后,这些转录本会消耗很大比例的测序读数。此外,它们还影响了对血液转录谱的分析。
另外,如下图所示,在没有珠蛋白耗竭的情况下,基因检测率会降低。从血液中分离的RNA样本中去除rRNA及珠蛋白mRNA,可释放出更多宝贵的测序空间,并将测序读数集中到最重要的部分。
全血是一种珍贵、易得的样本类型,也是制备血液RNA-Seq的样本。不同的实验设计和RNA-Seq类型,从全血中获取高质量RNA-Seq数据的步骤会有所不同。无论选择哪种方法,最佳实践建议都是在采样后立即灭活RNase以防止RNA降解;用DNase处理RNA样品以去除gDNA,去除球蛋白mRNA以提高基因检测率,如果是mRNA-Seq或总RNA-Seq,则同时去除rRNA,以释放额外的测序空间。
实验小贴士:少走弯路更高效
严格操作规范:RNA-seq实验中稍有不慎便会影响结果,请确保每一步均符合标准操作规程。
批量处理样本:为减少批次间误差,建议一次性处理多个样本,统一条件操作。
数据备份:测序数据是宝贵资产,请及时备份以防丢失。
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