STRaM：一种提升细胞产品溯源性的遗传学框架——为研究和临床转化提供精准的基因指纹技术

本研究针对细胞治疗产品溯源中的生物安全性和有效性挑战，开发了STRaM（短串联重复和突变分析）生物信息学流程。该技术通过整合STR分析、STR侧翼分析和EMS（编辑/突变序列）分析三大模块，构建了包含相似性指数（SI）、纯度指数（PI）和编辑突变指数（EMI）的评估体系，可精准识别同源编辑/工程化细胞。研究证实STRaM能检测低至1%的交叉污染，并成功应用于CAR-T细胞治疗监测，为现代细胞产品管理提供了高性价比解决方案。

　　

在细胞治疗和生物医学研究领域，细胞系交叉污染和身份混淆问题长期困扰着科研人员。传统毛细管电泳（CE）为基础的短串联重复（STR）分型技术虽被奉为金标准，却存在两大致命缺陷：无法识别STR重复单元内的单核苷酸多态性（SNP），且对低水平交叉污染（<10%）检测乏力。随着CRISPR-Cas9基因编辑技术和个性化细胞疗法的蓬勃发展，建立更精准的细胞溯源体系已成为迫在眉睫的科学挑战。

针对这一难题，浙江大学生命科学研究院与江西中医药大学的研究团队在《Communications Biology》发表了突破性研究成果。他们开发的STRaM遗传学框架，通过创新性地整合下一代测序（NGS）技术与三重生物信息学分析模块，构建了可同时评估细胞身份、纯度和基因修饰状态的"三位一体"检测体系。研究采用靶向扩增子测序（TAS）技术对22个精选STR位点进行深度测序，结合自主研发的Prominence-cutoff模型实现等位基因与stutter产物的精准区分，并创新性地建立了可量化评估的PI指数系统。

关键技术方法包括：（1）基于Galaxy服务器构建的自动化分析流程，并行运行STR-FM识别和Nucmer侧翼序列比对；（2）设计包含22个高杂合度（H_obs>0.6）STR位点的检测panel；（3）建立Prominence ratio（P_r）和Stutter ratio（S_r）数学模型；（4）应用靶向扩增子测序实现单碱基分辨率检测；（5）临床样本验证涵盖患者来源类器官（PDO）、异种移植模型（PDX）和CAR-T治疗监测。

研究结果部分：

"STRaM分析新规则"揭示传统CE方法在D5S818和D13S317等位点因忽略边际SNP导致重复单元计数（NRU）错误，而STRaM通过包容性规则校正了这些历史性错误（图2C,D）。

显示通过P_r>0.3阈值可准确区分二等位基因，而n±1 stutter的S_r<0.12标准为污染监测奠定基础。

"PI提升交叉污染检测灵敏度"部分证实，STRaM能识别1%水平的HS578T细胞对T47D细胞的污染（PI=46.6±8.6%），而传统SI指数（98.4±1.1%）完全失效（图4C）。

通过ROC曲线验证PI对≥2%污染样本的AUC达1.0，显著优于现有方法。

"EMI追踪工程化细胞"部分显示，SW480/SW620这对同源细胞系在STR谱相似（SI≈100%）情况下，通过BRMS1^c.708_709del等突变位点的EMI分析（0% vs 33.1%）实现明确区分（图5D）。在CRISPR编辑的HEK293细胞中，PTEN-7SM（七位点沉默突变）的EMI达98.7±0.2%，为基因编辑质量控制提供新工具。

研究结论指出，STRaM框架通过三大创新突破现有技术瓶颈：（1）将CE的单一身份检测扩展为SI-PI-EMI多参数评估系统；（2）使交叉污染检测灵敏度提升10倍；（3）首次实现同源工程化细胞的精准追踪。在CAR-T治疗监测中，STRaM成功同步追踪了转基因载体的动态变化（图7G）和受体细胞纯度（PI=97.7±0.9%），为细胞治疗产品全流程质控树立新标准。这项技术不仅兼容现有STR数据库，其人均300-400元人民币的成本更为大规模临床应用铺平道路，标志着细胞产品溯源进入"多维度、数字化"的新时代。