Nature：基因測序步入臨床時代

日期：2013-02-21 08:51:11

目前，基因組測序成本大幅度下降的速度已然放緩。盡管如此，研究人員在參加2月20-23日在美國佛羅里達州馬可島召開的基因組生物學與技術(AGBT)年會時卻并沒對此提出抱怨。每個人類基因組的成本已降至5,000–10,000美元，測序變得相當廉價和可靠，研究人員無需等待下一個測序儀器就可以完善新的醫學應用。

近來的兩個受益者分別是：體外人工受精（IVF）后的胚胎篩查及宏基因組（metagenomic）醫學（通過對大量不同的微生物進行全體測序，然后梳理出單個基因組，從而確定哪些有助于或有害于人類健康。）“這一領域正走向成熟，”華盛頓大學遺傳學家Jay Shendure說。

在去年的AGBT會議上，英國Oxford Nanopore公司公布了能以空前低價和高速測序DNA的一臺機器的細節，讓研究人員大受激勵。不過這臺機器目前仍未上市。今年，并沒有什么值得期望的令人注目的新技術。相反Illumina公司制造的HiSeq儀器加強了其對于高端市場的控制。冷泉港實驗室定量生物學家Michael Schatz，借鑒計算機電路形成的一個隱喻說，在多個“滴滴”（ tick）作響，引人注目的技術創新年之后，該領域現在進入了研究人員調整技術，擴展應用的“答答”（ tock）時期。

雖然在本周的這次重要會議上沒有大的DNA測序創新報道，目前該技術的成本及能力使得醫學應用變得具有價值。

一項依賴于單細胞基因組的應用是本年度會議的一個焦點。為了測序來自單個細胞的基因組，需要對DNA進行擴增，這一過程可能會將錯誤引入到序列中。現在新擴增技術確保了獲得來自單個細胞，包括抽提自人類胚胎的寶貴細胞的準確序列。

在這次會議上，牛津大學的Dagan Wells描述了如何利用這一技術來選擇IVF生成的，最有機會成為健康的寶寶的胚胎。生殖專家早已采用從8細胞胚胎中抽提單個細胞，開展多種測試檢測染色體異常的方法，來篩查胚胎遺傳異常。但這種方法每個IVF周期的花費約要1000美元。

相反，Wells是從抽樣細胞中抽提DNA，利用Ion Torrent公司的一臺快速測序儀Personal Genome Machine來擴增DNA并測序部分基因組。在一天內，Wells可以檢測全部染色體的復制或缺失——這些異常最常見于發育早期。研究人員正在對幾名妊娠婦女采用這一技術，一個更大型的臨床實驗計劃在今年晚些時候開展。Wells說，以不到當前方法50%的低成本，應該能使這一測試向更多的婦女敞開大門。

其他的研究人員正在改進現有技術，以提高測序儀可以‘讀取’的DNA鏈的平均長度。目前在這一領域占主導地位的設備，只能對不超過數百個堿基對的DNA短片段進行測序。舉例來說，區分密切相關微生物則需要更長的讀長（read）。而這種區分能力是研究人員研究腸道或陰道中某些微生物物種過多，是否會使得患者更容易出現從腹瀉到早產等問題的一個重要條件。

去年年底，Illumina收購了加州的Moleculo公司。該公司有一項技術通過改變制備測序DNA的方法，應用新分析軟件讀數，延伸了讀長。這些技術可以使Illumina儀器讀出數千的堿基長度，相比之前的提高了一個數量級。因為一種工程聚合酶，由Pacific Biosciences公司制造的儀器也獲得了常規達到數千個堿基的讀長。客戶們認為，該公司似乎已經克服了早期可靠性方面的問題。

在市場份額方面，Pacific Biosciences要趕上Illumina或Life Technologies還有一段很長的路。本月，Life Technologies表示預計2013年Ion Torrent測序系統的銷售收入將增加5%。企業收購是測序世界一個熱點話題。有傳言說，Life Technologies有可能獲得的測序業務會使他們的股票飆升到有史以來的最高價格。Illumina近期抵制了瑞士Roche公司的敵意收購。在一個月前Roche才正式放棄這一收購。基本的景況沒有發生很大的變化。

這些主導者都必須等待至該領域的下一個“滴滴”周期才會發生重組，是以Life Technologies公司Ion Proton機器的形式，還是以Oxford Nanopore公司GridION和MinION機器的形式，科學家們還看不清楚。與此同時，Shendure表示：“今年的會議少了些浮華，多了些科學，這是極好的。”