做科研，誰(shuí)沒(méi)在實(shí)驗(yàn)里「被迫做過(guò)減法」？經(jīng)費(fèi)有限、樣本稀缺、周期緊張、工具受限，這些現(xiàn)實(shí)困境，讓多少精心設(shè)計(jì)的課題不得不將就。尤其是「成本高、周期長(zhǎng)」的高通量測(cè)序：

為了省錢(qián)，忍痛刪掉一半樣本：梯度不完整、趨勢(shì)不清晰，只能安慰自己「有總比沒(méi)有強(qiáng)」。

為了湊樣本，反復(fù)養(yǎng)細(xì)胞、反復(fù)質(zhì)檢：珍貴材料經(jīng)不起折騰，費(fèi)時(shí)費(fèi)錢(qián)，心在滴血。

為了趕時(shí)間，放棄機(jī)制研究：化合物表型明明漂亮，卻沒(méi)時(shí)間做轉(zhuǎn)錄組驗(yàn)證，審稿意見(jiàn)一來(lái)：「作用通路是什么？」啞口無(wú)言。

預(yù)算、通量、數(shù)據(jù)質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)周期——在傳統(tǒng)工具的框架下，似乎永遠(yuǎn)只能「保一個(gè)」。直到 2018 年 Nature Communications 文章《DRUG-seq for miniaturized high-throughput transcriptome profiling in drug discovery》首次報(bào)道DRUG-seq 技術(shù)[1]，才發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)栴}或許不在于如何取舍，而在于工具本身的局限。

DRUG-seq是專(zhuān)為藥物篩選設(shè)計(jì)的 3′ 端高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方案。其核心突破是：孔特異性 Barcode 與 UMI 分子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)精確定量，無(wú)需 RNA 提取，細(xì)胞裂解液即可直接建庫(kù)——在不犧牲數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，縮成本、縮短周期、減少樣本用量！

憑借高通量與高性?xún)r(jià)比的雙重優(yōu)勢(shì)，DRUG-seq 可在單輪實(shí)驗(yàn)內(nèi)完成大量化合物、多濃度、多時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄組解析，從基因?qū)用嫦到y(tǒng)揭示藥物作用機(jī)制、靶點(diǎn)與脫靶效應(yīng)，并輔助預(yù)測(cè)藥效與潛在毒性，顯著提升候選化合物的篩選效率與可靠性。以下是主流測(cè)序技術(shù)的橫向?qū)Ρ?，供選型參考：

諾禾致源 DRUG-seq 專(zhuān)為大規(guī)模藥篩優(yōu)化，完美適配新藥篩選、毒性評(píng)估、老藥新用、中藥復(fù)方解析等場(chǎng)景，同時(shí)也支持基因調(diào)控、細(xì)胞分化、基因編輯等基礎(chǔ)研究，是兼顧通量、成本與數(shù)據(jù)深度的理想工具。（顛覆性定價(jià)超低成本，文末或點(diǎn)此查看活動(dòng)詳情）

一、DRUG-seq 技術(shù)應(yīng)用方向

新藥篩選（通過(guò)基因表達(dá)變化評(píng)價(jià)藥效）

毒性評(píng)估

藥物靶點(diǎn)檢測(cè)

細(xì)胞培養(yǎng)條件篩選等大規(guī)模廣篩研究

應(yīng)用案例解析：

案例一

Article：DRUG-seq for miniaturized high-throughput transcriptome profiling in DRUG discovery

期刊：Nature Communications IF：15.7（2024～2025 最新影響因子）

本研究報(bào)道了一種用于藥物發(fā)現(xiàn)的高通量平臺(tái)——基因擾動(dòng)數(shù)字 RNA 測(cè)序技術(shù)。藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域高度依賴(lài)高通量篩選技術(shù)，但現(xiàn)有平臺(tái)的檢測(cè)指標(biāo)存在局限性。雖然 RNA 測(cè)序能通過(guò)轉(zhuǎn)錄組變化來(lái)研究藥物效應(yīng)，但標(biāo)準(zhǔn)文庫(kù)構(gòu)建成本高昂。 DRUG-seq 技術(shù)能夠以百分之一的成本捕獲標(biāo)準(zhǔn) RNA 測(cè)序所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)錄水平變化。在對(duì) 8 個(gè)劑量梯度下的 433 種化合物進(jìn)行概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，基于 DRUG-seq 生成的轉(zhuǎn)錄譜成功根據(jù)化合物作用靶點(diǎn)的分子作用機(jī)制，將其歸納入功能聚類(lèi)。針對(duì)作用同一靶點(diǎn)的化合物，檢測(cè)到轉(zhuǎn)錄組變化所反映的擾動(dòng)差異，這證明了 DRUG-seq 在解析靶向及脫靶效應(yīng)方面的價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， DRUG-seq 不僅能捕捉共同作用機(jī)制，還能識(shí)別同一靶點(diǎn)下化合物處理與 CRISPR 技術(shù)之間的差異。該技術(shù)為高通量篩選環(huán)境中的全面轉(zhuǎn)錄組分析提供了強(qiáng)大工具。

展示 DRUG-seq 和標(biāo)準(zhǔn) RNA-seq 的可比較性

案例二

Article： Generation of iPSC-derived human venous endothelial cells for the modeling of vascular malformations and DRUG discovery

期刊：Cell Stem Cell IF：20.4（2024～2025 最新影響因子）

本文利用 iPSC 分化、CRISPR-Cas9、體外功能測(cè)定、體內(nèi)腎包膜移植和 DRUG-seq 等方法，生成了攜帶 TIE2 基因突變的人類(lèi)靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（iVEC），構(gòu)建了能模擬人類(lèi)靜脈畸形（VM）的體外和體內(nèi)模型，并通過(guò) AI 輔助的 DRUG-seq 篩選發(fā)現(xiàn) Bosutinib 是潛在的治療藥物。研究中利用 DRUG-seq 結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型（DLEPS），對(duì)攜帶 TIE2 突變的 iVEC 進(jìn)行了高通量藥物篩選，通過(guò)分析候選藥物處理后細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組變化，識(shí)別能夠逆轉(zhuǎn) VM 表型、使突變細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組更接近野生型細(xì)胞的潛力藥物。

A) 藥物預(yù)測(cè)和篩選示意圖。（B) 經(jīng)不同藥物和濃度處理的 L914F-iVECs 轉(zhuǎn)錄組學(xué)的 UMAP 可視化，顏色標(biāo)注如圖所示。（C） 經(jīng)藥物處理

的 L914F-iVECs 與 WT-iVECs 之間的轉(zhuǎn)錄相關(guān)性（上）。經(jīng)藥物處理的 L914F-iVECs 與經(jīng) DMSO 處理的 L914F-iVECs 之間的轉(zhuǎn)錄相關(guān)性（下）。

每個(gè)點(diǎn)代表 (B) 中特定濃度下的一個(gè)重復(fù)樣本。數(shù)據(jù)以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤表示。（D） 經(jīng)博舒替尼處理的 L914F-iVECs 與 L914F-iVECs 在涉

及血管生成、血管發(fā)育、細(xì)胞遷移、細(xì)胞骨架組織和細(xì)胞外基質(zhì)的基因方面的基因集富集分析（GSEA）。

二、DRUG-seq 技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

PCR 無(wú)偏好性，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確

樣本起始量低，1,000 個(gè)細(xì)胞即可開(kāi)展

無(wú)需 RNA 提取，裂解液直接反轉(zhuǎn)錄

聚焦 mRNA 3’ 端序列，數(shù)據(jù)需求量小，2M/樣即可分析

1

技術(shù)流程

細(xì)胞裂解后，通過(guò)在逆轉(zhuǎn)錄引物中引入的特異性 Well Barcode 和 UMI，使用 PolyT 捕獲各個(gè)孔的細(xì)胞釋放的 mRNA 分子，然后經(jīng) RT-PCR 對(duì)各個(gè)孔的 cDNA 第一鏈進(jìn)行標(biāo)記，將標(biāo)記后的 96 孔板樣本 Pooling 至一起，純化得到雙鏈 cDNA。雙鏈 cDNA 經(jīng)過(guò)片段化、末端修復(fù)、加 A 尾、接頭連接、擴(kuò)增和純化等建庫(kù)步驟，構(gòu)建得到適用于 NGS 測(cè)序平臺(tái)的文庫(kù)。

2

送樣建議

常見(jiàn)樣本類(lèi)型：人/鼠來(lái)源的活細(xì)胞、細(xì)胞系等。

* 注：

（1）細(xì)胞投入量：均指裂解處理時(shí)投入的細(xì)胞數(shù)量，此處貼壁細(xì)胞請(qǐng)注意根據(jù)不同細(xì)胞類(lèi)型貼壁后的生長(zhǎng)速率確定起始的細(xì)胞培養(yǎng)量和培養(yǎng)天數(shù)，保證加入裂解液時(shí)細(xì)胞投入量符合要求。

（2）其他類(lèi)型或不常見(jiàn)樣本請(qǐng)單獨(dú)咨詢(xún)。

（3）細(xì)胞投入量必須在要求細(xì)胞量范圍內(nèi)，過(guò)多過(guò)少都不行

（4）為什么限制細(xì)胞投入量和細(xì)胞活性？

? 細(xì)胞投入量過(guò)低（< 1k），裂解后釋放的 mRNA 不足，導(dǎo)致捕獲數(shù)量低，無(wú)法滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)；

? 細(xì)胞投入量過(guò)高（> 30k），捕獲 mRNA 數(shù)量過(guò)高，會(huì)包裹磁珠，影響磁珠與磁力架的吸附效果，導(dǎo)致棄上清時(shí)損失磁珠，無(wú)法滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

? 細(xì)胞活性低，cDNA 大概率會(huì)降解，造成 cDNA 擴(kuò)增產(chǎn)物產(chǎn)出偏低。

完成測(cè)序后，會(huì)提供一套完整的標(biāo)準(zhǔn)分析內(nèi)容，幫你快速?gòu)臄?shù)據(jù)中拿到關(guān)鍵結(jié)論。

3

分析內(nèi)容

RNA-seq 的核心是基因表達(dá)差異的顯著性分析，使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，比較兩個(gè)條件或多個(gè)條件下的基因表達(dá)差異，從中找出與條件相關(guān)的特異性基因，然后進(jìn)一步分析這些特異性基因的生物學(xué)意義，分析過(guò)程包括質(zhì)控、比對(duì)、定量、差異顯著性分析、功能富集等環(huán)節(jié)。信息分析流程如下圖所示：

樣本基因表達(dá)量分布盒形圖，直觀展示所有樣本基因表達(dá)量的整體分布，快速判斷樣本重復(fù)性與數(shù)據(jù)可靠性。

主成分分析結(jié)果圖，從全局層面展示樣本間的表達(dá)差異，清晰區(qū)分不同處理組的分離趨勢(shì)。

差異基因火山圖，一眼鎖定兩組間顯著上調(diào)/下調(diào)的關(guān)鍵基因，直觀呈現(xiàn)差異數(shù)量與顯著性。

差異表達(dá)基因聚類(lèi)熱圖，展示所有差異基因在不同樣本中的表達(dá)模式，輕松識(shí)別處理組的特征性表達(dá)譜。

富集分析柱狀圖，統(tǒng)計(jì)差異基因最顯著富集的功能通路，快速定位藥物作用的核心生物過(guò)程。

富集分析散點(diǎn)圖，結(jié)合富集程度與基因數(shù)量，直觀展示關(guān)鍵通路的重要性與可信度。

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部分研發(fā)數(shù)據(jù)展示

測(cè)序飽和度結(jié)果：

結(jié)論：傳統(tǒng) RNA-seq 測(cè)序量接近 40M；DRUG-seq 測(cè)序量達(dá)到 2M reads 即到達(dá)平臺(tái)期。

DRUG-seq 基于 3' 端進(jìn)行計(jì)定量：對(duì)低表達(dá)基因（FPKM 小于 1）檢出率影響大，對(duì)高表達(dá)量（FPKM > 1）基因影響不顯著。

RNA-seq：17123 genes；42M reads/well

DRUG-seq：12149 genes；13M reads/wel

DRUG-seq：10630 genes；2M reads/wel

分析結(jié)果：

Barcode 拆分率 > 96%，平均基因檢出數(shù)均 > 1W。

更低的成本、更豐富的轉(zhuǎn)錄組維度數(shù)據(jù)！諾禾致源提供一站式服務(wù)，讓每一位研究者的創(chuàng)新想法都不再需要妥協(xié)?，F(xiàn)在點(diǎn)擊下方圖片咨詢(xún)，即可享受「顛覆性定價(jià)」>>

內(nèi)容策劃：沈佳鈺

內(nèi)容審核：朱卿

題圖來(lái)源：圖蟲(chóng)創(chuàng)意

參考文獻(xiàn)：

[1] Ye C, Ho DJ, Neri M, Yang C, Kulkarni T, Randhawa R, Henault M, Mostacci N, Farmer P, Renner S, Ihry R, Mansur L, Keller CG, McAllister G, Hild M, Jenkins J, Kaykas A. DRUG-seq for miniaturized high-throughput transcriptome profiling in drug discovery. Nat Commun. 2018 Oct 17;9(1):4307. doi: 10.1038/s41467-018-06500-x. PMID: 30333485; PMCID: PMC6192987.