ריצוף הדור הבא (באנגלית: Next generation sequencing או בקיצור NGS) היא טכנולוגיית ריצוף DNA הכוללת פיצול DNA, קשירת אוליגונוקלאוטידים מתאמים, הגברה מבוססת תגובת שרשרת פולימראז (PCR), ריצוף הדנ"א והרכבה מחדש של רצפי המקטעים לגנום. ההתאמה של NGS לרצף RNA (RNA-seq) היא גישה רבת עוצמה לזיהוי וכימות תעתיקי RNA וגרסאותיהם1. התפתחויות חדשניות בתהליכי עבודה של הכנת ספריות RNA וצינורות ניתוח ביואינפורמטיקה, יחד עם התקדמות במכשור מעבדתי, הרחיבו את הרפרטואר של יישומי RNA-seq, והתקדמו מעבר לריצוף אקסומי לאומיקה פונקציונלית מתקדמת כמו פרופיל RNA לא מקודד2, אנליזה של תא בודד3, תעתיק מרחבי 4,5, ניתוח שחבור חלופי6בין היתר., שיטות RNA-seq מתקדמות אלה חושפות תפקודי RNA מורכבים באמצעות ניתוח כמותי של השעתוק בתאים ורקמות נורמליים וחולים.
למרות התקדמות זו ב- RNA-seq, מספר תכונות טכניות מרכזיות מגבילות את הכוח הכמותי של השיטה. בעוד שרוב שיטות ה-RNA-seq מאפשרות כימות מדויק ומדויק של שינויים ברמות ה-RNAs בין משתני ניסוי (כלומר, דגימות ביולוגיות ו/או מצבים פיזיולוגיים), הן אינן יכולות לספק השוואה כמותית של רמות מולקולות ה-RNA בתוך דגימה. לדוגמה, רוב שיטות ה-RNA-seq אינן יכולות לכמת במדויק את המספר היחסי של עותקים של מולקולות איזו-מקובלות tRNA בודדות במאגר תאי של tRNA מבוטא. כפי שמודגש בפרסום הנלווה7, מגבלה זו ל-RNA-seq נובעת ממספר תכונות של מבנה הרנ"א והביוכימיה של הכנת ספריות. לדוגמה, פעילותם של אנזימי הקשירה המשמשים לחיבור מקשרי הריצוף מקצה 3' ו-5' למולקולות RNA מושפעת מאוד מזהות הנוקלאוטידים הסופיים של הרנ"א ומקשרי הריצוף. זה מוביל לשינויים גדולים ביעילות של קשירת המקשרים ולעלייה מלאכותית עמוקה ברצף קריאות 8,9,10.
קבוצה שנייה של מגבלות נובעת מהתכונות המבניות הטבועות במולקולות RNA. באופן ספציפי, היווצרות מבנה משני של RNA ושינויים דינמיים בעשרות שינויי RNA שלאחר שעתוק של האפיטרנסקריפטום יכולים לגרום לנפילה או מוטציה של פולימראז במהלך שעתוק הפוך. שגיאות אלה גורמות לסינתזה חלקית או קטועה של cDNA או לשינוי ברצף הרנ"א. בעוד שניתן לנצל את שתי התופעות הללו כדי למפות מבנים משניים או שינויים מסוימים, הן פוגעות בדיוק הכמותי של RNA-seq אם שלבי הכנת הספרייה הבאים נכשלים בלכידת cDNA קטוע או אם עיבוד נתונים זורק רצפים מוטנטים שאינם תואמים למערך נתוני ייחוס11,12. יתר על כן, המגוון הכימי, האורך והמבני העצום של תעתיקי רנ"א, כמו גם היעדר כלים לשבר אחיד של רנ"א ארוך, מקטין את התחולה של רוב שיטות הרנ"א-seq על כל מיני הרנ"א13.
שיטת AQRNA-seq (ריצוף RNA לכימות מוחלט) פותחה כדי להסיר כמה מהאילוצים הטכניים והביולוגיים הללו המגבילים את הדיוק הכמותי7. על ידי מזעור הטיות תלויות רצף בלכידה, קשירה והגברה במהלך הכנת ספריית ריצוף RNA, AQRNA-seq משיג ליניאריות מעולה בהשוואה לשיטות אחרות, ומכמת במדויק 75% מספריית הייחוס של 963 miRNA בדיוק של פי 2. מתאם ליניארי זה של ריצוף, ספירת קריאה ושפע RNA נצפה גם בניתוח של מאגר אורך משתנה של תקני RNA אוליגונוקלאוטידים ובהתייחסות לשיטות אורתוגונליות כמו כתם צפוני. קביעת ליניאריות בין ריצוף ספירת הקריאה לבין שפע הרנ"א מאפשרת ל-AQRNA-seq להשיג כימות מדויק ומוחלט של כל מיני הרנ"א בדגימה.
להלן תיאור של הפרוטוקול עבור זרימת עבודה להכנת ספריית AQRNA-seq וצינור ניתוח הנתונים הנלווה במורד הזרם. השיטה יושמה כדי להבהיר את הדינמיקה של שפע tRNA במהלך תרדמה הנגרמת על ידי רעב ולאחר מכן החייאה במודל Mycobacterium bovis bacilli de Calmette et Guérin (BCG) של שחפת. הוצגו תוצאות להדמיה גישושית של נתוני הריצוף, יחד עם אשכולות וניתוחי ביטוי דיפרנציאליים שחשפו דפוסים ניתנים להבחנה בשפע tRNA הקשורים לפנוטיפים שונים.