Nat Commun丨從“相對比較”走向“絕對量化”：董蓮華、石樂明聯合團隊定義轉錄組測序的“精準標尺”

跨平臺數據整合困難與測量結果不可重復，是生命組學研究長期以來面臨的挑戰 。近日，中國計量科學研究院（ NIM ）在 轉錄組 精準 測量方面取得 了 原創性成果，論文 A metrological foundation for absolute transcriptomics using International System of Units-anchored calibrators 發表于 Nature Communications 。該研究構建了具備國際單位制（SI）溯源性的轉錄組絕對定量校準體系TranScale，突破了轉錄組測序局限于“相對比較”的技術瓶頸，推動該領域向“絕對量化”的范式跨越。

領域 痛 點 ： 轉錄組 測序的 “ 相對性 ”局限

轉錄組 測序（ RNA-seq ）是解析生命活動、發現疾病生物標志物的核心工具。然而，受限于實驗批次效應（系統偏差）和基因序列差異（序列依賴性偏差），研究者通常只能在同批次內比較樣本間的相對變化。 由于絕對定量“精準標尺”的長期缺位， 導致不同實驗室和平臺的數據難以直接整合，同一樣本內不同基因的表達量也無法直接比較，嚴重阻礙了臨床通用決策閾值的建立與精準醫學的落地。

核心突破： TranScale —— 為分子測量錨定 “真值”

針對上述難題，中國計量科學研究院董蓮華研究員團隊聯合復旦大學石樂明教授團隊，歷時多年攻關，研制出 由 100 個生物仿生轉錄子組成的標準物質體系 —— TranScale 。 該體系包含了 2 套共 4 種標準物質，且均獲批為國家一級標準物質（ GBW09352~GBW09355 ），可從國家標準物質資源共享平臺公開獲取。 相較于傳統外部控制，該體系具備三大核心技術優勢：

絕對定量溯源 ：采用計量學高等級的同位素稀釋質譜法，為每個轉錄子賦予 SI 溯源的絕對拷貝數濃度標準值。

高度生物仿生：序列設計充分涵蓋可變剪接、單核苷酸變異、融合基因等人類 轉錄組復雜 特征。其獨特的鏡像序列結構 ，真實模擬內源基因物理化學行為的同時避免分析過程中的序列干擾。

文庫特異性校準： 將 TranScale 作為 “內標” 與待測樣本共同處理，建立文庫特異性的線性校準模型，捕獲并校正測序過程中的系統性及序列依賴性偏差 。

性能飛躍：變異系數從 85% 降至 25% 以下

在跨實驗室、跨 平臺及跨建庫 方式的驗證中， TranScale 將基因表達量的實驗室間變異系數（ CV ）中位值從 >85% 顯著降低至 <25% ，信噪比（ SNR ）提升 7.9 倍以上，批次效應去除效果優于目前廣泛使用的 ComBat 等 純計算 校正工具。更重要的是，該體系首次實現了任意兩個基因之間的絕對量比較，使基于 “ 分子拷貝數 ” 建立普適性的臨床決策閾值成為可能 。

圖 1. TranScale 實現跨實驗室 RNA 絕對定量的數據統一

意義深遠：開啟定量系統生物學新篇章

TranScale 的成功開發，為 轉錄組 學研究提供了新的 精準 測量工具與標準化思路：

助力精準醫學： 為大規模多中心研究提供底層數據一致性保障，實現跨機構生物大數據的真正 “ 互聯互通 ” 。

支撐系統生物學：絕對定量的實現讓研究人員能夠準確計量細胞內分子的摩爾比，為構建精密的細胞網絡計算模型提供基礎可靠的數據輸入。

提供質量基準：首次 將 RNA 測序 溯源至 S I 單位 ，為生命科學大數據時代的質量控制提供 “ 中國方案 ” ，標志著我國在 生命組學 計量領域步入國際領跑行列。

中國計量科學研究院 副 研究員張瑜、研究生楊炳文、復旦大學副教授郁穎為論文共同第一作者。中國計量科學研究院董蓮華研究員、方向研究員及復旦大學石樂明教授為共同通訊作者。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70582-1

制版人： 十一

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