跨化学体系单核RNA测序揭示基因长度和CpG岛启动子是转录噪声的决定因素。

细胞间转录异质性，即转录噪声，是转录组的一种内在属性，并对发育、疾病进展和衰老具有重要影响。批量 RNA 测序通过对不同细胞的基因表达进行平均而掩盖了这种变异性，而单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）则能够对其进行解析。然而，将生物学噪声与技术变异区分开来仍然具有挑战性，尤其是在采用不同化学体系的平台之间。我们以人淋巴母细胞样细胞核为材料，对两种广泛采用的技术——Evercode WT（SPLiT-seq，Parse Biosciences）和 Chromium（10x Genomics）——进行了基准比较。Evercode WT 在达到目标测序深度和细胞核数量方面表现出更高的可靠性，其随机六聚体引物能够获得更多内含子序列读段和非编码 RNA 基因；Chromium 则回收了更多细胞，并以更高的灵敏度检测到多聚腺苷酸化转录本和细胞系标志物。尽管两种平台存在方向相反的偏倚，但它们在基因检测数量方面表现相当，且表达谱之间具有高度相关性。利用来自两个平台的数据，我们定义了一种去除均值表达依赖趋势的噪声指标，并表明不同化学体系下的单基因噪声估计具有良好的可重复性。G2M 期的噪声低于 G1 期，且噪声与基因长度的关联最强，而与外显子长度的关联相对较弱。具有 CpG 岛启动子的基因，其表达变异性低于不具有此类启动子的基因。本研究为转录噪声的定量建立了不依赖平台的基础，并为选择合适的 scRNA-seq 平台提供了一个框架。

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跨化学体系单核 RNA 测序揭示基因长度和 CpG 岛启动子是转录噪声的决定因素。

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doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.25.747056

Rafal Czapiewski 1 英国爱丁堡 EH4 2XU，爱丁堡大学遗传学与癌症研究所 MRC 人类遗传学部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Rafal Czapiewski 的 ORCID 记录

Michael Chiang 2 英国爱丁堡 EH9 3FD，爱丁堡大学物理与天文学学院 SUPA 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Michael Chiang 的 ORCID 记录

James Ding 1 英国爱丁堡 EH4 2XU，爱丁堡大学遗传学与癌症研究所 MRC 人类遗传学部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 James Ding 的 ORCID 记录

Catherine Naughton 1 英国爱丁堡 EH4 2XU，爱丁堡大学遗传学与癌症研究所 MRC 人类遗传学部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Catherine Naughton 的 ORCID 记录

Graeme R Grimes 1 英国爱丁堡 EH4 2XU，爱丁堡大学遗传学与癌症研究所 MRC 人类遗传学部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Graeme R Grimes 的 ORCID 记录

Davide Marenduzzo 2 英国爱丁堡 EH9 3FD，爱丁堡大学物理与天文学学院 SUPA 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Davide Marenduzzo 的 ORCID 记录

Nick Gilbert 1 英国爱丁堡 EH4 2XU，爱丁堡大学遗传学与癌症研究所 MRC 人类遗传学部； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Nick Gilbert 的 ORCID 记录

通讯作者： nick.gilbert{at}ed.ac.uk

摘要

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摘要

细胞间转录异质性，即转录噪声，是转录组的一种内在属性，并对发育、疾病进展和衰老具有重要影响。批量 RNA 测序通过对不同细胞中的基因表达进行平均，掩盖了这种变异性，而单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）则能够对其进行解析。然而，区分生物学噪声与技术变异仍然具有挑战性，尤其是在采用不同化学体系的平台之间进行比较时。我们在人淋巴母细胞样细胞核上，对两种广泛采用的技术进行了基准比较：Evercode WT（SPLiT-seq，Parse Biosciences）和 Chromium（10x Genomics）。Evercode WT 在达到目标测序深度和获得目标细胞核数量方面的可靠性显著更高，其随机六聚体引物法能够获得更多内含子读段和非编码 RNA 基因；Chromium 则回收了更多细胞，并且对聚腺苷酸化转录本和细胞系标志物具有更高的检测灵敏度。尽管两种平台存在方向相反的偏倚，但它们在基因检测能力方面表现相当，且表达谱之间具有很强的相关性。利用来自两个平台的数据集，我们定义了一种去除均值表达影响趋势后的噪声指标，并表明该指标在单基因层面的估计结果可跨化学体系重复。G2M 期的噪声低于 G1 期，且噪声与基因长度的关联强于其与外显子长度的关联。具有 CpG 岛启动子的基因，其表达变异性低于不具有此类启动子的基因。本研究为转录噪声的定量提供了不依赖平台的基础，并建立了选择适当 scRNA-seq 平台的框架。

利益冲突声明

基金信息声明

医学研究委员会，MC_UU_00007/13 Wellcome Trust，223097/Z/21

版权

本预印本的。

本作品依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。

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发布于 2026 年 8 月 28 日。

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跨化学体系单核 RNA 测序揭示基因长度和 CpG 岛启动子是转录噪声的决定因素。

Rafal Czapiewski， Michael Chiang， James Ding， Catherine Naughton， Graeme R Grimes， Davide Marenduzzo， Nick Gilbert

bioRxiv 2026.08.25.747056； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.25.747056

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跨化学体系单核 RNA 测序揭示基因长度和 CpG 岛启动子是转录噪声的决定因素。

Rafal Czapiewski， Michael Chiang， James Ding， Catherine Naughton， Graeme R Grimes， Davide Marenduzzo， Nick Gilbert

bioRxiv 2026.08.25.747056； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.25.747056

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.25.747056v1?rss=1

🏷️ 单核RNA测序 转录噪声 单细胞转录组学 基因长度 CpG岛启动子 技术平台比较