转录组测序降解样本挽救策略

来源:DNA Lab Space 实验教程 | 编译:DNA Lab Space

📎 相关工具:代谢通路设计

提RNA提得想哭,跑胶一看全是smear,RIN值6.0以下——是不是只能扔掉重新提?别急,降解样本不等于报废。关键要搞清楚三个问题:降解发生在哪个环节?降解到什么程度?用哪种挽救流程能最大程度回收信息?这篇文章从低级错误排查、系统流程诊断到进阶疑难拆解,手把手教你判断“能不能救”和“怎么救”。

第一步:快速排查低级错误

先别急着上“高级挽救方案”,很多所谓“降解”其实是操作层面的低级失误造成的假象。

1. TRIzol加少了或样品量过大:匀浆时TRIzol体积不足,RNA被蛋白和DNA包裹,导致提取量低、完整性差。解决方法:每50-100 mg组织加1 mL TRIzol,宁多勿少。

2. 枪头/EP管有RNase污染:用了未灭活或反复打开的DEPC水,或枪头没有滤芯。解决方法:换用新鲜灭活的DEPC水或无核酸酶水,所有耗材用带滤芯枪头。

3. 裂解后放置太久:组织匀浆后在室温放太久,内源性RNase有充分时间降解RNA。解决方法:匀浆后5分钟内加氯仿,或立刻-80℃冻存。

4. 把A260/230低当成降解:比值低多半是残留盐/乙醇,不是降解。解决方法:重新沉淀洗涤,别靠比值判断完整性,跑胶或Agilent确认。

教程配图2:转录组测序降解样本挽救策略 排查流程示意
▲ 教程配图2:转录组测序降解样本挽救策略 排查流程示意

第二步:分维度系统排查

如果基础错误都排除了,那就按“样本采集→RNA提取→质检→建库”四个环节逐项排查。

1. 样本采集与保存环节

现象描述:组织刚取下时提取RNA很正常,存放几天后再提就降解了;或样本在-80℃反复冻融了两次以上。

原理说明:组织离体后,内源性RNase会立即释放,即使在-80℃条件下RNase仍有缓慢活性,反复冻融会让冰晶刺破细胞器,释放更多RNase,加剧降解。

解决步骤

  • 组织取下后1分钟内切小块(<0.5 cm³),放入5倍体积的RNAlater,4℃过夜后再转-80℃;或直接在液氮中速冻。
  • 如果已经冻存,不要回温,直接在液氮中研磨,研磨全程不断加液氮。
  • 裂解液(TRIzol)提前加到位,研磨后立即涡旋混匀。

验证方法:取重复样本按上述流程重新提取,比较RIN值和电泳图。如果RIN明显回升,说明原流程冻存环节有问题。

2. RNA提取操作环节

现象描述:得到RNA的A260/280在2.0以上,但电泳显示弥散;或RIN低但28S/18S比值接近2。

原理说明:RIN低有时是杂质干扰(酚残留、盐离子)或小RNA过量,而不是真正的完全降解。若28S/18S正常而RIN低,通常是残留物影响了荧光定量体系的判断。

解决步骤

  • 氯仿抽提后取上清时宁可少取,不要吸到中间层。
  • 加异丙醇后室温沉淀10分钟,不要超过15分钟。
  • 用75%乙醇洗沉淀两次,第二次用无水乙醇;晾干时间控制在3-5分钟,太干会降低溶解度。
  • 如果RIN仍低,改用离心柱法提取(如QIAGEN RNeasy),柱法能更有效去除小RNA和杂质。

验证方法:用同一RNA分别跑Agilent Bioanalyzer和普通琼脂糖凝胶。若Bioanalyzer显示RIN低但胶图28S/18S清晰,则是仪器判定问题,可改用凝胶分析软件重新计算RIN。

教程配图3:转录组测序降解样本挽救策略 排查流程示意
▲ 教程配图3:转录组测序降解样本挽救策略 排查流程示意

3. 降解程度的判断与建库策略选择

现象描述:RIN在4~6之间,片段集中在200-500 bp,但RT-qPCR仍能检测到目的基因。

原理说明:降解RNA仍然是“信息碎片”,只要3'端区域完整,就能通过建库策略弥补。RNA降解方向是5'→3',因此3'端序列保留度最高。

解决步骤

  • RIN≥7:常规mRNA捕获建库。
  • 4≤RIN<7:改用3'端转录组建库,或使用针对降解样本优化的试剂盒(如NEB Ultra II Directional RNA Library Kit,搭配poly(A)捕获或在片段化前处理)。
  • RIN<4:放弃mRNA捕获(poly(A)捕获会损失更多信号),改用全转录组或专门针对有损样本的试剂盒(如Takara SMART-Seq),可从纳克级RNA起步,利用模板切换法富集RNA片段。

验证方法:取1 μg RNA用RT-qPCR检测基因3'端和5'端表达量比值(如GAPDH的两个引物分别靠近两端)。若比值>3,说明降解严重,直接用3'端建库方案。

4. 建库过程中的补救操作

现象描述:同样投入量下,降解样本的文库产量低、接头连接效率差。

原理说明:降解RNA片段化后暴露大量5'端羟基和3'端断口,标准建库末端修复步骤需要5'端磷酸化基团才能正常连接接头。

解决步骤

  • 在末端修复前增加一步T4 PNK磷酸化处理:37℃ 30分钟,65℃ 20分钟灭活。
  • 减少纯化步骤:降解样本本身量少,每次磁珠纯化都会损失,可将常规两轮纯化合并为一轮,用1.8× AMPure XP磁珠回收。
  • 增加PCR循环数:从默认的10-12循环加至15个循环,但不要超过18个,否则会增加重复和PCR偏差。

验证方法:建库后用Qubit和Agilent 2100检测文库浓度和片段分布。若主峰在300-500 bp且浓度>2 ng/μL,即可上机。

第三步:进阶疑难问题

如果上述流程都解决了问题,你可能会遇到下面几种进阶特殊情况。

1. 样本含多酚/多糖/脂质(如植物、脂肪组织):RNA会与多糖共沉淀,抑制反转录酶活性。解决:在TRIzol抽提后,用0.8 M柠檬酸钠和10%乙醇的混合液洗涤沉淀;或改用CTAB法提取,再用硅胶柱纯化。验证:提取后检测A260/230,若比值>1.8说明多糖去除良好。

2. 细胞样本出现“假降解”——rRNA比例过高导致RIN虚低:有些细胞样本(如肝组织)rRNA比例极高,Bioanalyzer会把rRNA峰之前的背景噪声判定为降解,实际上mRNA完整度很好。解决:用poly(A)富集后再跑一次Bioanalyzer,若富集后RIN提高2以上,直接常规建库。

3. 降解数据存在严重3'端偏倚:即使

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