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转录组测序是利用第二代高通量测序技术快速获取某一物种特定器官或组织在某一状态下几乎所有转录本的序列信息，进行疾病与正常样本间的基因表达差异分析、可变剪切和融合基因分析，寻找与癌症、遗传病相关的致病基因，已广泛应用于基础研究、临床诊断和药物研发等领域。相对于传统芯片而言，无需预先设计特异性探针，具有分辨率高、检测范围广和准确率高的优点。
实验方案 测序策略：Illumina 平台 PE150 数据量：6G/样技术优势 （1）任意物种检测：相对于传统芯片而言，无需预先设计特异性探针，因此无需了解物种基因或基因组信息，能够直接对任何物种进行最全面的转录组分析； （2）分辨率高：可以检测基因家族中相似基因及可变剪接造成的单碱基差异； （3）检测范围广：从几个到数十万个拷贝精确计数，可同时鉴定正常和稀有的转录本； （4）信息分析全面：可以做基因差异表达分析、可变剪切、融合基因分析、新转录本预测及注释。信息分析 标准信息分析 （1）按标准流程进行数据整理及数据质量评估； （2）与参考序列比对，计算不同基因的RPKM值； （3）基因的差异表达分析； （4）样本间基因表达水平的相关性分析（仅限于有生物重复的样本）； （5）样本间差异基因韦恩图及PCA分析； （6）差异基因的表达模式聚类分析； （7）差异表达基因GO功能富集分析； （8）差异表达基因Pathway显著富集分析； （9）差异表达基因的蛋白质互作网络分析； （10）条件特异表达； （11）鉴定基因的可变剪切； （12）SNP/InDel分析； （13）新转录本预测及注释； （14）融合基因分析（仅限于人）； 高级信息分析 （1）基因结构优化（只针对真核生物） （2）RNA编辑 （3）差异基因的转录因子分析（适用于植物）技术流程
转录组测序案例分析 案例（1）科学家绘制细胞周期的高分辨率转录组图谱
细胞周期的推进很大程度上依赖于周期性基因表达。本研究绘制了细胞周期的高分辨率转录组图谱，揭示了周期性基因与癌症之间的新关联。研究人员在两个连续的细胞周期中对人类细胞进行RNA测序，鉴定了一千多个周期性表达的mRNA、非编码RNA和假基因。研究显示，这些周期性转录本主要集中在与DNA代谢、有丝分裂和DNA损伤应答有关的功能上。他们分析了癌症基因组图谱TCGA和其他数据库的四千多个肿瘤样本，证实“有丝分裂特征”与遗传改变、肿瘤类型和患者生存状况有显著的关联。研究人员还定义了67个核心基因，这些基因在多种细胞中均有很强的周期性表达。
图1 细胞周期核心基因的表达特征
案例（2）人类组织和个体的转录组差异
转录调控和转录后加工影响许多细胞和器官的表型。基因型组织表达（GTEx）项目通过RNA测序得到的数据探索个体和组织间的转录组类型的变化差异。本研究从175个个体的43个身体部位采集得到1641份样本，包括29份器官组织、11份脑亚区、全血和两份细胞系。转录组测序数据表明，平均每个样本得到8千万比对到的片段数。尸体的组织样本表现出带有特点的并且稳定性强的转录组信号。个体之间表现出高度基因表达差异，包括不同性别、种族和年龄的患病人群。原始转录是细胞特异性的主要驱动因子，后期剪切行使补充性角色。差异剪切可能在鉴定个体表型中行使更加重要的作用。
图1 样本和组织的表达谱相似性分析
案例（3）锡兰钩虫基因组和转录组的解析为药物靶向奠定基础
该研究针对致病性寄生虫锡兰钩虫基因组进行了深度测序，该寄生虫基因组大小约313Mb。测序获得了其每个生长周期的转录组数据并进行深度分析，感染期共有30,738条基因表达。大约有900条基因在感染早期下调。基于这些测序数据，研究者成功挖掘获得锡兰钩虫生命周期中各节点处许多重要的功能基因信息，这些功能基因信息中存在能够治疗或阻断锡兰钩虫引起致病性的重要靶向位点信息等。
图1 不同感染期的锡兰钩虫的基因表达差异情况
参考文献
[1] Dominguez et al. A high-resolution transcriptome map of cell cycle reveals novel connections between periodic genes and cancer. Cell Research, 2016.
[2] Melé et al. The human transcriptome across tissues and individuals. Science, 2015.
[3] Schwarz et al. The genome and transcriptome of the zoonotic
