Small RNA(小RNA)是一类长度在18-30 nt的非编码RNA分子,主要包括miRNA、siRNA、piRNA、snoRNA、tsRNA等。它们通过调控基因表达、RNA加工、蛋白质翻译、遗传入侵抑制等机制,在生命活动的各个阶段发挥重要作用。Small RNA测序利用高通量测序技术,全面鉴定样本中的已知和未知Small RNA,解析其表达模式、靶基因调控网络及生物学功能。相比传统方法(如芯片、qPCR),Small RNA测序具有更高的灵敏度、分辨率和无偏检测能力,已成为生命科学研究的重要工具。
高通量与高灵敏度:一次测序可获得数百万条reads,检测低至单拷贝水平的Small RNA。
稳定性强:Small RNA分子稳定性高,尤其miRNA在血液中可通过外泌体保护,适合临床样本检测。
无偏检测:既可鉴定已知Small RNA(比对数据库),也可预测新Small RNA(基于序列特征和保守性)。
多组学整合:支持与mRNA、lncRNA、表观组联合分析,构建“Small RNA-靶基因-信号通路”调控网络。
样本起始量低:支持总RNA起始量低至2 μg。
数据质量高:Q30≥85%(Illumina平台),Q20>90%(Oxford Nanopore)。
分析深度广:覆盖Small RNA鉴定、靶基因预测、通路富集、差异表达、miRNA家族分析、碱基编辑分析等。
定制化服务:提供从样本提取到数据分析的全流程解决方案,支持特殊样本类型(如外泌体、FFPE组织)。
1、医学与临床研究
(1)疾病诊断与标志物开发
案例:心肌梗死后心力衰竭(Cell Death & Differentiation 2025)技术:Small RNA-seq + 功能验证
成果:发现circ-SNRK通过负反馈机制调控心脏能量代谢,成为潜在治疗靶点。
应用:癌症早筛:血液/体液中异常表达的Small RNA作为肿瘤标志物(如miR-342-3p与心脏修复相关)。
预后预测:Small RNA表达谱与患者生存率相关(如神经母细胞瘤中lncNB1高表达提示较差预后)。
(2)治疗靶点与药物开发
案例:前列腺癌中PCA3的靶向治疗(Cancer Research 2021)技术:Small RNA-seq + 小干扰RNA(siRNA)
成果:PCA3抑制雄激素受体信号通路,成为新型治疗靶点。
应用:靶向治疗:设计Small RNA mimic/inhibitor调控关键通路(如MAPK/ERK通路)。
药物筛选:基于Small RNA表达谱筛选小分子药物(如抑制剂或激动剂)。
2、农业与生物技术
(1)作物抗逆性研究
案例:植物茉莉酸(JA)响应中Small RNA功能解析(Plant Physiology 2023)技术:Small RNA-seq + mRNA-seq联合分析
成果:鉴定8588个Small RNA,揭示其在JA信号通路中的调控作用。
应用:抗逆育种:筛选耐盐碱、抗旱作物品种。
基因编辑:通过CRISPR/Cas9调控关键Small RNA表达。
(2)畜禽养殖优化
案例:藏羊繁殖力相关Small RNA挖掘(青海省科技厅项目 2024)技术:Small RNA-seq + circRNA-seq联合分析
成果:鉴定210个差异Small RNA,揭示FecB基因SNP与多羔性状的关联。
应用:性状改良:提升肉质、产奶量等经济性状。
疾病防控:解析病原体感染相关的Small RNA响应机制。
3、基础科学研究
(1)生长发育调控
案例:果蝇胚胎发育中Small RNA调控(Developmental Biology 2020)技术:胚胎Small RNA测序
成果:发现Small RNA-14调控细胞凋亡与器官形成。
应用:模式生物研究:解析Small RNA在胚胎发育、性别决定中的作用。
进化分析:比较不同物种Small RNA保守性(如哺乳动物vs昆虫)。
(2)表观遗传学
案例:超级增强子(SE)调控Small RNA亚型多样性(NAR 2025)技术:Small RNA-seq + 纳米孔测序
成果:揭示SE通过调控Small RNA稳定性影响肿瘤发生。
应用:基因沉默机制:研究Small RNA介导的DNA甲基化、组蛋白修饰。
非编码RNA功能:解析siRNA、piRNA等非编码RNA的调控网络。
4、工业与环境研究
(1)工业微生物优化
案例:乳酸菌发酵过程中Small RNA调控代谢(Lactobacillus bulgaricus)技术:发酵液Small RNA测序
成果:发现Small RNA-23b调控乳酸合成通路。
应用:产酶能力提升:优化碳源利用效率(如淀粉降解酶)。
菌株改造:定向敲除/过表达关键Small RNA。
(2)环境微生物研究
案例:深海微生物降解有机质的Small RNA调控(Microbiome 2024)技术:宏转录组+Small RNA测序
成果:揭示Small RNA-124靶向脂肪酸氧化酶。
应用:生物修复:筛选污染物降解菌株的Small RNA响应机制。
极端环境适应:解析嗜热、嗜盐微生物的Small RNA调控网络。