Fabienne Desmots-Loyer
Séquençage à haut débit

Obtenez des informations sur le transcriptome plus rapidement grâce à de puissantes solutions de séquençage d’ARN

Explication du séquençage d’ARN

Le séquençage d’ARN (RNA-seq) est une technologie de séquençage à haut débit (NGS) très sensible et précise qui initie de nouvelles découvertes dans la recherche sur la transcriptomique et l’expression génique. En capturant l’intégralité des transcriptions d’ARN dans un échantillon biologique, le séquençage d’ARN offre :

  • Une plus grande plage dynamique pour l’analyse de l’expression génique
  • Une spécificité plus élevée pour détecter les transcriptions de faible abondance
  • La découverte de nouvelles isoformes cruciales pour la génomique du cancer, l’immunologie, la recherche sur le microbiome et le développement de médicaments

Le flux de travail de séquençage de l’ARN démarre par l’isolement de l’ARN à partir de cellules ou de tissus, suivi de la préparation de la banque où l’ARN est transformé en ADNc, fragmenté et ligaturé à l’aide d’adaptateurs de séquençage. La banque des séquences ARN préparée est ensuite séquencée afin de générer des millions de lectures, qui sont analysées à l’aide d’outils de bio-informatique pour révéler des informations sur le transcriptome.

Vous rencontrez des problèmes avec des échantillons d’ARN dégradés ou de faible quantité de départ ? Optimisez vos performances de séquençage d’ARN grâce aux solutions de séquençage de l’ARN QIAseq, conçues pour déchiffrer la complexité du transcriptome, par exemple, en améliorant les lectures d’expression génique sur cible ou en renforçant la sensibilité pour les échantillons FFPE ou de mauvaise qualité, tout en économisant du temps et de l’énergie.

L’ARN peut être extrait de différentes sources, parmi lesquelles le sang total, les selles ou le microbiome, les cellules de culture et les tissus frais, congelés ou FFPE. Les cellules de culture produisent généralement un ARN homogène de haute qualité, mais le type d’échantillon optimal dépend de la question biologique ; les petites biopsies tumorales, par exemple, peuvent être hétérogènes et de faible quantité de départ.

La qualité de l’ARN reflète en grande partie la qualité et la manipulation du matériel de départ : l’idéal est d’utiliser du matériel frais, mais une stabilisation immédiate et une conservation adaptée sont essentielles, tout comme le fait de minimiser les cycles de congélation/décongélation. 

Les étapes comprennent en général la stabilisation, la perturbation et l’homogénéisation des échantillons, la purification de l’ARN, la concentration et le CQ pour la quantification et l’évaluation de l’intégrité.

L’ARN total ne contient généralement qu’un très faible pourcentage d’ARN codant ou fonctionnel ; l’ARN ribosomique (ARNr) constitue la majorité (jusqu’à 90 %) de l’ARN dans un échantillon. L’ARNr doit être éliminé de l’ARN total avant le séquençage afin d’assurer des résultats de la plus haute qualité.

Pour ce faire, une déplétion spécifique de l’ARNr ou un enrichissement sélectif de l’ARN polyadénylé à l’aide d’un enrichissement en oligo-dT sont souvent réalisés. La déplétion de l’ARNr préserve les informations sur l’ARN codant et non codant, tandis que l’enrichissement de la fraction poly A ne préserve que l’ARNm codant.

L’ARNr particulièrement abondant a-t-il une incidence sur la sensibilité de votre recherche sur l’expression génique et la transcriptomique, entraînant des lectures pour rien et une augmentation des coûts de séquençage d’ARN ?

Profitez de l’élimination efficace en une étape de > 95 % de l’ARNr indésirable grâce à la technologie QIAseq FastSelect. Que vous utilisiez des échantillons d’ARN de mammifères, de plantes, de levures ou de bactéries, des échantillons d’ARN FFPE de haute qualité ou dégradés, QIAseq FastSelect peut transformer votre séquençage d’ARN, et surpasser Ribo-Zero, RiboErase et RiboMinus.

QIAseq FastSelect, monitor screen with barchart in a lab

Le séquençage d’ARN en vrac (bulk RNA-seq) est une méthode d’analyse du transcriptome qui consiste à extraire et à séquencer l’ARN regroupé provenant de populations cellulaires, de tissus ou de biopsies.

Contrairement au séquençage d’ARN unicellulaire, le séquençage d’ARN en vrac mesure les niveaux moyens d’expression génique dans différentes conditions ou différents échantillons, ce qui le rend particulièrement utile pour l’analyse de tissus complexes ou de grandes populations cellulaires où la résolution unicellulaire n’est pas nécessaire. Ce type de séquençage est fréquemment utilisé dans le profilage complet du transcriptome, l’analyse de l’expression génique différentielle, les recherches sur les biomarqueurs et les études de génomique fonctionnelle.

Un flux de travail classique de séquençage d’ARN en vrac comprend la préparation de banques (brin spécifique ou non), qui démarre par l’extraction directe de l’ARN et l’amplification des tissus et des populations cellulaires, la synthèse de l’ADNc et l’ajout d’adaptateurs et de jonctions. Il peut être nécessaire d’enrichir l’ARNm ou d’épuiser l’ARN ribosomique (ARNr) pour le séquençage de l’ARN total. La banque préparée est ensuite séquencée sur une plateforme à haut débit, permettant une analyse fiable du paysage transcriptomique.

La préparation de banque (directionnelle) brin spécifique préserve la polarité des transcriptions. Cela est important lorsque les transcriptions se chevauchent sur des brins opposés (antisens/ARNlnc, chevauchement d’UTR), car les données brins spécifiques attribuent les lectures au bon gène et réduisent les numérations « ambiguës » ; plusieurs évaluations montrent une meilleure quantification dans les régions qui se chevauchement par rapport aux données non brins spécifiques.

Choisir la bonne méthode de préparation de la banque des séquences ARN dépend de plusieurs facteurs, parmi lesquels l’objectif de l’expérience, le budget et la disponibilité d’un transcriptome de référence pour l’organisme qui vous intéresse.

Les kits de préparation de banques QIAseq mentionnés ici sont compatibles avec la plupart des séquenceurs à haut et moyen débit disponibles sur le marché.

Le séquençage de l’ARN total (séquençage de l’ARN du transcriptome entier) capture toutes les espèces d’ARN dans un échantillon, souvent supérieures à 75 bases, y compris l’ARNm, et identifie les gènes et les voies associés à la réponse biologique ou à l’absence de réponse à de nouveaux traitements médicamenteux et à l’ARN non codant. Il permet de mesurer avec précision l’abondance des gènes et des transcriptions, et est idéal pour la découverte de nouvelles transcriptions et d’autres événements d’épissage dans une large plage dynamique. La découverte de voies pathologiques, l’identification de biomarqueurs et la classification des sous-types de maladies, ainsi que la prédiction et le suivi de la réponse aux traitements font partie des applications clés.

Le séquençage de l’ARN total suit quatre étapes de base : l’extraction de l’ARN, la déplétion de l’ARN ribosomique (ARNr) et la préparation des banques, le séquençage et l’analyse des données.

Étant donné que les banques d’ARN total comprennent de nombreuses lectures sens/antisens introniques qui se chevauchent, l’utilisation d’un procédé chimique de préparation de banques brin spécifique (p. ex. marquage du second brin de dUTP ou ligature de l’adaptateur directionnel) préserve l’orientation transcriptionnelle de chaque lecture, ce qui permet une attribution sans ambiguïté au gène ou à l’isoforme qui convient et élimine toute ambiguïté des transcriptions qui se chevauchent.

Les QIAseq FastSelect RNA Library Kits utilisent un flux de travail simple de moins de 5 heures pour une transcriptomique complète à partir de 1 ng d’ARN total.

Young male Scientist using micro pipette with DNA
man looking at microscope slide

Le séquençage de l’ARN messager (mRNA-seq) implique une analyse haute résolution du transcriptome codant en enrichissant les ARN polyadénylés à partir de l’ARN total. Il en résulte une banque des séquences ARN qui présente une forte abondance de gènes codant pour les protéines et de faibles quantités d’autres types d’ARN. Si un ARN n’est pas polyadénylé, il sera absent. La qualité et la quantité de l’échantillon nécessaires à l’enrichissement de séquence poly-A peuvent s’avérer problématiques pour les échantillons fragmentés ou de faible quantité de départ, comme les échantillons FFPE.

Les chercheurs peuvent intégrer des kits d’enrichissement d’ARNm, comme le QIAseq Stranded mRNA Enrichment Kit, et concentrer la construction de la banque des séquences ARN sur les ARNm codant pour les protéines à l’aide des QIAseq FastSelect RNA Library Kits.

Cette méthode permet de quantifier l’expression génique et de détecter les isoformes connues ou de nouvelles isoformes, les fusions de gènes et l’expression spécifique des allèles chez diverses espèces. En révélant les biomarqueurs au niveau des transcriptions, elle clarifie les mécanismes pathologiques et guide le développement de médicaments, la stratification des patients et les évaluations de sécurité.

Le séquençage d’ARN 3’ (3′ RNA-seq) se concentre sur la queue poly-A de chaque transcription, mais les flux de travail traditionnels rencontrent des difficultés avec le transfert de l’ARNr, l’ARN fragmenté ou de faible de quantité de départ et les protocoles complexes en plusieurs étapes.

Les QIAseq FastSelect RNA Library Kits transforment le séquençage d’ARN 3′ en un flux de travail d’une journée et à un seul tube qui fournit des banques brins spécifiques et exemptes d’ARNr et ce, même à partir d’échantillons FFPE ou de faible quantité de départ. Cela réduit les coûts de séquençage (≈ 1–5 M de lectures par échantillon) tout en permettant un multiplexage à haut débit (jusqu’à 768 échantillons) et une quantification précise de l’expression au niveau des gènes.

Parmi les applications clés :

  • Études d’expression différentielle à grande échelle, comme les dépistages de drogues, les cohortes de population, la découverte de biomarqueurs
  • Projets sensibles aux coûts où la question principale est de savoir quels gènes sont régulés à hausse ou à la baisse
  • Recherche clinique/translationnelle où des centaines d’échantillons sont profilés à la fois
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QIAseq miRNA Library Kits

Le séquençage de miARN (miRNA-seq) est une approche de séquence ARN ciblée utilisée pour profiler les petits ARN régulateurs, tels que les microARN (miARN). Ces molécules jouent un rôle central dans la régulation des gènes et sont de plus en plus étudiées dans les contextes pathologiques. La précision des résultats dépend de l’optimisation des flux de travail de préparation des banques et d’analyse. Lorsque vous travaillez avec des échantillons de liquides organiques, les faibles quantités d’ARN de départ et les taux d’inhibiteurs élevés peuvent être source de problèmes. Une solution de séquençage de miARN sans gel et compatible avec seulement 1 ng d’ARN total permet de surmonter ces problèmes et de détecter de façon fiable l’expression différentielle du miARN. Obtenez plus rapidement et en toute simplicité de nouvelles informations sur les maladies à l’aide du Portail d’analyse des données de séquençage d’ARN, outil convivial basé sur le Web inclus avec les QIAseq miRNA Library Kits.

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La préparation de la banque d’ARN en cas de faibles quantités de départ peut être extrêmement problématique, mais cela ne signifie pas nécessairement qu’elle n’est pas fiable. Chaque étape du flux de travail peut entraîner une perte d’ARN supplémentaire. Les protocoles de séquençage d’ARN avec de faibles quantités de départ emploient souvent la méthode de construction de banques par changement de matrice, qui assure une sensibilité accrue par rapport aux méthodes traditionnelles basées sur la ligature. Les QIAseq Low Input RNA Library Kits optimisent la sensibilité et préservent le nombre de brins avec seulement 1 ng d’ARN total. Grâce à l’option de déplétion intégrée de l’ARNr / de la globine lors de la transcription inverse, vous pouvez minimiser la perte d’échantillons tout en générant des banques propres et prêtes pour le séquençage NGS en moins de 5 heures.

Vous souhaitez aller au-delà des projets avec des faibles quantités de départ ? Découvrez comment le QIAseq Low Input RNA Library Kit vous permet de personnaliser votre flux de travail en fonction du nombre d’échantillons, des budgets de lecture et de la plateforme de séquençage.

La séquence ARN ciblée se concentre sur le séquençage de sous-ensembles spécifiques de transcriptions d’ARN plutôt que sur l’ensemble du transcriptome et peut se faire par le biais d’approches reposant sur l’enrichissement ou les amplicons. Elle permet de détecter des transcriptions de faible abondance, ce qui s’avère particulièrement utile dans la validation des biomarqueurs et les études qui s’intéressent à des gènes ou à des voies spécifiques.

Si vous surveillez les changements d’expression génique ou cherchez à identifier des gènes de fusion et des variants à l’aide de la séquence ARN ciblée, les problèmes au cours de la construction de la banque et de l’analyse par NGS, comme le biais de la PCR et les artefacts du séquençage, peuvent nuire à la sensibilité et à la reproductibilité de vos données.

Les panels QIAseq destinés au séquençage d’ARN ciblé résolvent ces problèmes grâce à la technologie d’enrichissement QIAseq exclusive et à la technologie Unique Molecular Index (UMI). Ensemble, elles améliorent la précision, l’exactitude et l’uniformité de la couverture, vous permettant de dépasser les limites habituelles du séquençage de l’ARN et de réduire le biais.

QIAseq Targeted RNA
Prenez un raccourci : la normalisation des banques sans quantification
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Le séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq) étudie l’hétérogénéité des transcriptions d’ARN au niveau unicellulaire, révélant différents types de cellules, fonctions et interactions au sein de tissus et d’organismes complexes. Cela le rend particulièrement utile pour l’étude de processus dynamiques tels que la différenciation, la prolifération et la tumorigenèse.

Flux de travail de séquençage d’ARN unicellulaire standard

  • Isolement cellulaire : les cellules individuelles sont isolées à partir de tissus en vrac ou de suspensions cellulaires
  • Capture de l’ARNm et synthèse de l’ADNc : l’ARNm polyadénylé est extrait et transformé en ADNc
  • Préparation des banques : des identifiants moléculaires uniques (UMI) et des codes-barres cellulaires sont ajoutés pour différencier les transcriptions par cellule
  • Séquençage : les banques sont séquencées sur des plateformes NGS
  • Analyse bio-informatique : les lectures sont analysées pour générer des profils d’expression génique pour chaque cellule

Travailler avec des cellules individuelles ou un ARN limité ne signifie pas nécessairement limiter votre vision du transcriptome.

Découvrez comment le QIAseq Single Cell RNA Library Kit fournit des banques de haute complexité prêtes pour le séquençage NGS à partir de cellules isolées en seulement 5 heures 30. L’optimisation des procédés chimiques et le protocole sans PCR éliminent les problèmes de biais, assurant une couverture sensible et précise du transcriptome.

Une technologie d’amplification plus performante que la PCR, QIAseq Single Cell REPLI-g, permet d’étudier le génome et le transcriptome à partir de cellules individuelles ou d’échantillons d’ADN/ARN de faible quantité de départ, offrant une couverture fiable et une représentation uniforme.

Vous avez du mal à vous y retrouver dans vos données de séquençage d’ARN (RNA-seq) ? Nous avons la solution ! Les kits QIAseq RNA Library and FastSelect Kits permettent désormais d’accéder au Portail d’analyse des données de séquençage d’ARN, solution intuitive basée sur le Web créée pour les biologistes dans le but de simplifier l’analyse des données. Entièrement intégré à GeneGlobe, le Portail d’analyse des données de séquençage d’ARN vous permet de passer facilement de la génération de données de séquençage d’ARN à l’obtention d’informations sur l’expression génique.

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Exemples de réussite

Votre guide pour un séquençage d’ARN réussi avec des échantillons d’ARN dégradés, de qualité médiocre ou difficiles à séquencer

Vous n’obtenez pas suffisamment de lectures sur cible ? Vous travaillez avec de l’ARN insuffisant ou fragmenté ? Découvrez les avantages que les technologies de séquençage d’ARN QIAseq offrent pour un travail optimal avec les échantillons les plus problématiques :

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FAQ sur le séquençage de l’ARN