赵方庆研究员团队建立基于纳米孔测序的环形RNA识别和重建新技术

　　

　　在国家自然科学基金项目（批准号：32025009、91940306、31722031）等资助下，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员团队开发了一种高效测定分析环形RNA的方法,相关成果以“利用纳米孔测序和CIRI-long技术对环状RNA进行综合分析（Comprehensive profiling of circular RNAs with nanopore sequencing and CIRI-long）”为题，于2021年3月11日以长文形式在《自然 生物技术》（Nature Biotechnology）上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-021-00842-6。

　　环形RNA是一类在真核生物中广泛存在的、具有特殊环状结构的RNA分子。近期多个研究发现，环形RNA不仅发挥miRNA海绵、RBP海绵以及翻译短肽等生物学功能，而且通过结合蛋白分子，参与天然免疫等生理过程发挥重要功能。而确定环形RNA的全长序列，是进行环形RNA功能研究的重要基础。目前的研究方法对于环形RNA结构的识别能力主要被二代测序的读长所限制，对于长度较长（>500bp）的环形RNA分子，仍然缺少有效的全长重构手段。

　　赵方庆团队首先测试了不同实验条件对环形RNA的富集效果，进而对环形RNA建库流程进行优化，并通过使用poly(A) tailing提升RNase R对环形RNA的富集效率。最后应用纳米孔测序技术，实现了对目标环形RNA的全长序列进行直接测定。基于上述实验流程，赵方庆团队进一步开发了用于识别纳米孔测序数据中环形RNA序列的CIRI-long算法。CIRI-long将一致性序列比对到参考基因组，对其中的反向剪接位点和内部结构进行识别，并基于基因注释和剪接信号信息，提供单一样本内和多样本间结果的整合与校正方法（图1），从而实现环形RNA的准确识别和全长重构。

　　与传统的二代测序方法相比，CIRI-long方法大幅提升了环形RNA全长重构能力，并可实现与二代测序相近的分析成本。同时，CIRI-long提供了样本间整合分析的工具，并针对纳米孔测序的高错误率建立了有效校正方法，为环形RNA的功能研究提供了重要的方法学工具，具有很高的应用价值。

 

图1：  环形RNA全长重构的实验与计算流程