转录组测序技术与口腔疾病牙种植及组织再生

0 引言 Introduction

随着人类基因组计划的完成，生命科学研究进入功能基因组学时代，相继出现转录组学、蛋白组学、代谢组学等各种组学。遗传学中心法表明，DNA是生命体内遗传信息的载体，RNA是DNA和蛋白质之间遗传信息传递的媒介。人类基因组中只有部分DNA可以被转录形成RNA，RNA中又仅有小部分能够被翻译成为蛋白质，而且众多研究表明，非编码RNA在基因间的调控作用也尤为重要[1-2]。基于此，在各种组学竞相争艳的时候，转录组学成为研究者们关注的焦点。口腔是消化道起始，在机体健康中发挥的作用不可忽视，但是口腔组成部分多，内部微环境复杂，极易出现各种问题。虽然已有部分口腔领域的问题得到彻底解决，但是仍存在众多难题等待攻克，比如无法根治的疑难杂症、无法解释的疾病病理机制、有待探索的牙再生谜题等。转录组测序技术从RNA水平打开口腔研究新大门，带领人们重新认识口腔各类疾病。目前转录组测序技术在口腔各领域的研究应用均有报道，但是信息琐碎，无法短时间内获得有用信息，因此文章就近年来转录组测序技术及其在口腔医学各领域的应用进行综述和展望，期以为后续的研究提供新思路。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 资料来源

1.1.1 检索人及检索时间 第一作者在2020年5月进行检索。

1.1.2 检索文献时限 1977至2020年，重点检索2015至2020年文献。

1.1.3 检索数据库 中国知识资源总库(CNKI)系列数据库、中国生物医学文献库(CBM)以及PubMed数据库。

1.1.4 检索途径 主题词检索、关键词检索、摘要检索、全文检索等。

1.1.5 检索词 英文关键词为“Transcriptome，sequencing technology，RNA-seq，microarray，oral cancers，OSCC，periodontal，caries，pulp disease，tooth development，DPSCs，PDLSCs，orthodontics，implant”，中文关键词为“转录组，测序技术，RNA-seq，微阵列，口腔癌，口腔鳞状细胞癌，牙周病，龋病，牙髓病，牙齿发育，牙髓干细胞，牙周膜干细胞，正畸，种植”。

1.1.6 检索文献类型 综述、基础研究、临床研究等类型。

1.1.7 检索文献量 486篇。

1.2 纳入标准 ①测序技术和转录组测序技术相关文章；②转录组测序技术在口腔癌、牙周病、龋病、牙髓病、口腔器官发育、正畸和种植方向应用的相关文章；③选择论点、论据可靠的文章，权威杂志文献优先。

1.3 质量评估 计算机检索共得到486篇文献，对文献内容进行筛选，排除重复及与主题无关的文献，最终选出72篇文献，以此为依据对转录组测序技术及其在口腔医学领域的应用进行总结。

文献筛选流程图见图1。

2 结果 Results

图1 ｜文献检索流程图

2.1 转录组测序技术 转录组测序技术最早可追溯至1983年COSTANZO等提出的表达序列标签技术雏形，经过几十年发展，该技术已经衍生出众多测序方法，其中RNA-seq凭借其自身优势，成为目前在科学研究中应用最多的转录组测序技术。在口腔医学方面，RNA-seq最开始应用于癌症的研究，后在各分支学科研究中流行起来。

目前应用较多的转录组测序技术有2种：基于测序技术的转录组测序技术和基于杂交技术的微阵列技术[3]。基于测序技术的转录组测序技术包括表达序列标签技术(expression sequence tags，EST)、基因表达系列分析技术(serial analysis of gene expression，SAGE)、RNA-seq、单分子实时测序技术(single molecule real time sequencing，SMRT-seq)和Oxford Nanopore 纳米孔单分子测序技术等[4]。表达序列标签技术和基因表达系列分析技术是最早出现的转录组测序方法。表达序列标签技术的测序长度是150-500 bp，通量低；从cDNA片段的3’-端或者5’-端特定序列开始测序，具有盲目性；高、中丰度基因的表达序列标签技术有一定的冗余性，增加测序成本[5]。基因表达系列分析技术是将转录本转化成9-14 bp大小的标签，且多个标签串联，测序通量得到提高；一个文库可以测定几十万个短标签，测序深度得以提升。但是，也正因为标签太短，很难唯一注释到转录本。为了提高测序精度，研究者加长测序标签至21 bp[6]，但是到目前为止，仍有近一半的标签未能进行注释。因此，RNA-seq技术顺势而生。

RNA-seq技术核心思想是边合成边测序或边连接边测序，提高了测序通量，降低了测序成本，快速准确地获得基因组编码序列[7]；与表达序列标签技术、基因表达系列分析技术相比较，具有精度高、通量大、动态检测范围广且价格低的优点。但是RNA-seq技术也有着自身局限，即通量高的读长短，读长长的通量低[8]。为了解决这一难题，SMRT-seq和Oxford Nanopore出现[9-10]，该技术直接对原始模板进行检测，实现了长读长、单分子测序，测序速度快，通量高，但也正因为是单分子测序，只要其中一个分子检测错误，实验结果的准确性将会大打折扣。也就是说，相比RNA-seq，SMRT-seq和Oxford Nanopore的测序精度有待提高。基于杂交技术的微阵列技术即基因芯片，也称为DNA芯片，理论基础来源于Southern 提出的杂交测序理论，即把预先设计好的基因探针集成在基片(玻片、尼龙膜等)上，然后与经过荧光标记的样本进行杂交，形成互补链，通过显微镜检测杂交信号，以实现对样本的数据分析[11]。基因芯片技术可以利用多个基片在短时间内同时研究不同样本中上万个基因，检测效率高。但是由于基片不能重复使用，并且需要预先设计探针，因此检测费用昂贵，且只能针对已知序列基因进行检测分析[12]。相比基因芯片，RNA-seq具有显著优势[13](表1)，因此RNA-seq目前已广泛应用于生物学、医学基础研究、临床疾病分子诊断等各个生命科学领域。

文章来源：《牙体牙髓牙周病学杂志》 网址: http://www.ytysyzbxzzzz.cn/qikandaodu/2021/0427/413.html