miRNA测序(microRNA sequencing)是一种基于高通量测序技术的非编码小RNA(18-30 nt)分析手段,能够全面鉴定样本中已知和未知的miRNA,并解析其表达水平、靶基因调控网络及生物学功能。miRNA通过结合靶mRNA的3'UTR区域,在转录后水平调控基因表达,与癌症、心血管疾病、免疫疾病等多种病理过程密切相关。miRNA测序技术突破了传统方法(如qPCR、芯片)的局限性,支持无偏检测和新miRNA发现,已成为生命科学研究的核心工具。
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miRNA。
分辨率高:可区分单碱基差异的miRNA异构体(如miR-21-5p vs miR-21-3p)。
无需依赖已知信息:既可鉴定已知miRNA(比对miRBase数据库),也可预测新miRNA(基于二级结构和表达特征)。
多组学整合:支持与转录组、蛋白组、表观组联合分析,解析miRNA-靶基因调控网络。
样本起始量低:支持总RNA起始量低至1 ng(如QIAseq miRNA Library Kit)。
数据质量高:Q30≥85%(Illumina平台),Q20>90%(Oxford Nanopore)。
分析深度广:覆盖miRNA表达谱、靶基因预测、通路富集、SNP分析、非编码RNA(sRNA/piRNA)鉴定等。
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,支持外泌体miRNA、组织/血清/血浆miRNA等特殊样本类型。
1、医学与临床研究
(1)疾病诊断与标志物开发
案例:GASTROClear™胃癌早筛试剂盒,技术:血液miRNA检测
成果:对Ⅰ期胃癌灵敏度达87.5%,对<1 cm早期病变检出率达75%。
应用:癌症早筛:识别血液/体液中异常表达的miRNA(如miR-342-3p与心脏修复相关)。
无创检测:外泌体miRNA作为肿瘤标志物(如子宫内膜癌中的miR-106b-5p)。
(2)治疗靶点与药物开发
案例:miR-7/TGF-β2轴调控肺癌转移(Acta Pharm Sin B, 2022)技术:miRNA-seq + 蛋白质组学
成果:发现miR-7-5p下调促进TGF-β2表达,加速肺癌转移。
应用:靶向治疗:设计miRNA mimic/inhibitor调控关键通路(如MAPK/ERK通路)。
药物筛选:基于miRNA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miRNA调控干旱胁迫响应(Scientific Reports, 2021)技术:miRNA-seq + mRNA-seq联合分析
成果:揭示miR-160靶向ARF基因调控根系发育。
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miRNA表达。
(2)畜禽养殖优化
案例:猪生长性状相关miRNA挖掘(The Plant Cell, 2019)技术:组织miRNA测序
成果:鉴定miR-21调控脂肪沉积的关键作用。
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miRNA响应机制。
3、基础科学研究
(1)生长发育调控
案例:miRNA调控果蝇发育(Developmental Biology, 2020)技术:胚胎miRNA测序
成果:发现miR-14调控细胞凋亡与器官形成。
应用:模式生物研究:解析miRNA在胚胎发育、性别决定中的作用。
进化分析:比较不同物种miRNA保守性(如哺乳动物vs昆虫)。
(2)非编码RNA功能
案例:piRNA参与生殖细胞分化(Nature Communications, 2021)技术:小RNA测序
成果:鉴定piRNA靶向逆转录病毒元件维持基因组稳定性。
应用:基因沉默机制:研究siRNA、piRNA等非编码RNA的调控网络。
表观遗传学:解析miRNA介导的DNA甲基化、组蛋白修饰。
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miRNA调控代谢(Lactobacillus bulgaricus)技术:发酵液miRNA测序
成果:发现miR-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miRNA。
(2)环境微生物研究
案例:深海微生物降解有机质的miRNA调控(Microbiome, 2024)技术:宏转录组+miRNA测序
成果:揭示miR-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miRNA响应机制。
极端环境适应:解析嗜热、嗜盐微生物的miRNA调控网络。