Ultra-Niedrig-Input-RNA-Sequenzierung: Anwendungen, Plattformen und Vorteile

RNA-Sequenzierung ist eine gültige Methode zum Studieren der Transkriptom, die Gesamtheit aller RNA-Moleküle, die während eines bestimmten Entwicklungszeitraums oder funktionalen Zustands in einer Zelle oder einer Zellpopulation transkribiert werden. Das Transkriptom eines ausgewählten Organs oder Gewebes in einem Organismus unter einer bestimmten Bedingung kann schnell und vollständig durch die Hochdurchsatz-Nächste-Generation-RNA-Sequenzierung erfasst werden, die die Quantifizierung der Genexpression, die Analyse der differentiellen Genexpression, die Erkennung von Varianten, die Charakterisierung alternativer Spleißmuster und kleine RNA-ProfilierungRNA-Seq kann dabei helfen, die komplexe Biologie der Genexpression und -regulation zu verstehen, die einzigartigen Eigenschaften einzelner Zellen in Geweben zu erkunden und die Reaktion von Zellunterpopulationen auf Umweltreize zu verstehen. RNA-Seq hat auch großes Potenzial in der medizinischen Forschung, wie zum Beispiel bei der Profilierung von Biomarkern, der Ableitung von behandelbaren Signalwegen und genetischen Diagnosen.

Die strengen Anforderungen an Proben und die Beschaffung großer Mengen hochwertiger RNA können jedoch manchmal herausfordernd sein, was es schwierig macht, in Situationen wie der Sequenzierung auf Einzelzellebene oder wo nur spärliche oder degradierte RNA gewonnen werden kann. Glücklicherweise kann die Amplifikation von ultraniedrigen RNA-Proben dieses Problem lösen. Die jüngsten Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie, die durch Next-Generation-Sequencing (wie Illumina-Sequenzierungsplattformen) ermöglicht werden, haben die Anwendungen von RNA-Seq in mehreren Bereichen erleichtert, indem Lösungen für die RNA-Seq von Proben niedriger Qualität und/oder geringer Menge vorgeschlagen wurden. Die Protokolle, die entweder durch die Anwendung einer Full-Length-Sequenzierungsstrategie oder durch die Durchführung einer 3'-Differential-Expressions-RNA-Sequenzierung unter Verwendung von Poly-A-Selektion oder rRNA-Depletion durchgeführt werden können, sind verfügbar, um verschiedene Arten von RNA zu profilieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf mRNA, lncRNA und smRNA.

Ultra-niedrig-input RNA-Seq hat einen leistungsstarken alternativen Ansatz für transkriptomische Studien bereitgestellt und ermöglicht neue Entdeckungen hinsichtlich der Gewebezusammensetzung, transkriptionalen Dynamik und regulatorischen Beziehungen zwischen Genen. Schnelle technologische Entwicklungen im Bereich der Zellaufnahme, Phänotypisierung, Molekularbiologie und Bioinformatik deuten auf eine spannende Zukunft mit zahlreichen biologischen und medizinischen Anwendungen hin.

RNA-Viren, wie Coronavirus, HIV, HAV und Influenza-Viren, stellen ernsthafte Bedrohungen für die menschliche Gesundheit dar. Die Entwicklung genauer und sensibler Sequenzierungstechnologien für RNA-Viren würde sicherlich dem Management der öffentlichen Gesundheit zugutekommen und die Forschung an antiviralen Methoden fördern. Die kombinierte Amplifikation von extrem geringen Mengen viraler RNA mit Illumina-Sequenzierung ermöglicht es, vollständige oder nahezu vollständige virale Genome aus Klonen und klinischen Proben mit geringen Mengen viraler RNA zu erzeugen und kann auf eine große Anzahl von Proben ausgeweitet werden, wobei die Beeinträchtigung durch Kontamination des Wirts ausgeschlossen wird.

Es wird empfohlen, dass die RNA-Menge über 2 µg und die Konzentration über 50 ng/µl für reguläres RNA-Seq, das von den meisten kommerziellen Plattformen angeboten wird, liegen sollte, während RNA-Seq mit ultra-niedrigem Input die Probenanforderungen bemerkenswert auf Nanogramm oder sogar auf Pikogramm reduzieren kann. Wenn Ihre Proben Gewebezellen sind, sind Hunderte oder Dutzende von Zellen für RNA-Seq mit ultra-niedrigem Input ausreichend, und wenige oder sogar einzelne Zellen können ebenfalls akzeptabel sein, was die Möglichkeit bietet, Unterschiede zwischen Zellen oder Zelltypen mit einer beispiellosen Auflösung zu untersuchen.