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引言
真核生物的转录组结构复杂多样，包含大量蛋白编码的mRNA、非编码RNA和环形RNA等多种分子。如何在如此复杂的体系中精准、高效地识别特定转录本，成为当前生命科学和医学领域的研究难题。传统靶向转录组检测技术要求在测序前进行探针捕获或实验富集，步骤繁琐复杂，且通常无法完整保留样本中的所有转录组信息，进而限制了文库的应用范围。此种局限性使得大规模整合分析难以实现，在很大程度上影响了靶向转录组研究的应用拓展。
在2024年10月23日，中国科学院动物研究所赵方庆领导的研究团队在《Nature Cell Biology》上发布了一篇名为《Real-time and programmable transcriptome sequencing with PROFIT-seq》的论文，详细介绍了他们开发的全新转录组可编程智能测序技术PROFIT-seq。该技术首次结合了全转录组捕获技术与计算机编程算法，能够在测序过程中实时进行分析与富集，从而精准检测目标转录本单分子，并实现全转录组的无偏定量。PROFIT-seq在生命科学研究、病原体检测及临床诊断等领域具有广泛应用潜力。
PROFIT-seq融合了创新的复合逆转录策略及滚环扩增技术，不仅能够捕获多种类型的转录本（包括多聚腺苷酸化、非多聚腺苷酸化及环状RNA），同时还能在测序进行时实时控制，选择性富集目标转录本。此外，研究团队开发了一种基于最大期望算法的全转录组智能定量模型，结合目标转录本的全长序列与其他非目标分子的短时测序标签，实现了精准的全转录组定量分析。与传统方法相比，PROFIT-seq显著提升了目标转录本的检测效率和测序通量。
这项研究创新性地提出了转录组智能测序的概念，通过人工智能纳米孔自适应测序算法，能够实时识别测序分子的来源，同时编程选择目标分子进行全长测序。这种方法无需繁杂的前期实验步骤，只需提供目标转录本的参考序列即可灵活实时操控测序过程，满足多种类型转录本的同步检测需求。同时，通过滚环扩增技术及结合cDNA的多轮通读与纳米孔测序错误校正，实现了对目标转录本的精准单分子检测。
研究团队展示了PROFIT-seq技术在多种实际应用场景中的出色表现。在临床检测领域，该技术通过实时富集样本中的肺炎相关病原体，大幅提高了病原体的检测能力（提高3-5倍），并大幅缩短了关键突变的识别时间（减少75%），实现了快速而准确的病原体鉴定。同时，该技术在结直肠癌相关微生物与宿主免疫系统复杂互作的检测中也表现出色，揭示了结直肠息肉恶性瘤变过程中，宿主免疫组库与肠道微生物之间的交互作用规律。
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