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Nature:基因测序步入临床时代

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发表于 2013-2-23 13:46:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
目前,基因组测序成本大幅度下降的速度已然放缓。尽管如此,研究人员在参加220-23日在美国佛罗里达州马可岛召开的基因组生物学与技术(AGBT)年会时却并没对此提出抱怨。每个人类基因组的成本已降至5,00010,000美元,测序变得相当廉价和可靠,研究人员无需等待下一个测序仪器就可以完善新的医学应用。

近来的两个受益者分别是:体外人工受精(IVF)后的胚胎筛查及宏基因组(metagenomic)医学(通过对大量不同的微生物进行全体测序,然后梳理出单个基因组,从而确定哪些有助于或有害于人类健康。)“这一领域正走向成熟,”华盛顿大学遗传学家Jay Shendure说。

在去年的AGBT会议上,英国Oxford Nanopore公司公布了能以空前低价和高速测序dna的一台机器的细节,让研究人员大受激励。不过这台机器目前仍未上市。今年,并没有什么值得期望的令人注目的新技术。相反Illumina公司制造的HiSeq仪器加强了其对于高端市场的控制。冷泉港实验室定量生物学家Michael Schatz,借鉴计算机电路形成的一个隐喻说,在多个“滴滴”( tick)作响,引人注目的技术创新年之后,该领域现在进入了研究人员调整技术,扩展应用的“答答”( tock)时期。

虽然在本周的这次重要会议上没有大的DNA测序创新报道,目前该技术的成本及能力使得医学应用变得具有价值。

一项依赖于单细胞基因组的应用是本年度会议的一个焦点。为了测序来自单个细胞的基因组,需要对DNA进行扩增,这一过程可能会将错误引入到序列中。现在新扩增技术确保了获得来自单个细胞,包括抽提自人类胚胎的宝贵细胞的准确序列。

在这次会议上,牛津大学的Dagan Wells描述了如何利用这一技术来选择IVF生成的,最有机会成为健康的宝宝的胚胎。生殖专家早已采用从8细胞胚胎中抽提单个细胞,开展多种测试检测染色体异常的方法,来筛查胚胎遗传异常。但这种方法每个IVF周期的花费约要1000美元。

相反,Wells是从抽样细胞中抽提DNA,利用Ion Torrent公司的一台快速测序仪Personal Genome Machine来扩增DNA并测序部分基因组。在一天内,Wells可以检测全部染色体的复制或缺失——这些异常最常见于发育早期。研究人员正在对几名妊娠妇女采用这一技术,一个更大型的临床实验计划在今年晚些时候开展。Wells说,以不到当前方法50%的低成本,应该能使这一测试向更多的妇女敞开大门。

其他的研究人员正在改进现有技术,以提高测序仪可以‘读取’的DNA链的平均长度。目前在这一领域占主导地位的设备,只能对不超过数百个碱基对的DNA短片段进行测序。举例来说,区分密切相关微生物则需要更长的读长(read)。而这种区分能力是研究人员研究肠道或阴道中某些微生物物种过多,是否会使得患者更容易出现从腹泻到早产等问题的一个重要条件。

去年年底,Illumina收购了加州的Moleculo公司。该公司有一项技术通过改变制备测序DNA的方法,应用新分析软件读数,延伸了读长。这些技术可以使Illumina仪器读出数千的碱基长度,相比之前的提高了一个数量级。因为一种工程聚合酶,由Pacific Biosciences公司制造的仪器也获得了常规达到数千个碱基的读长。客户们认为,该公司似乎已经克服了早期可靠性方面的问题。

在市场份额方面,Pacific Biosciences要赶上IlluminaLife Technologies还有一段很长的路。本月,Life Technologies表示预计2013Ion Torrent测序系统的销售收入将增加5%。企业收购是测序世界一个热点话题。有传言说,Life Technologies有可能获得的测序业务会使他们的股票飙升到有史以来的最高价格。Illumina近期抵制了瑞士Roche公司的敌意收购。在一个月前Roche才正式放弃这一收购。基本的景况没有发生很大的变化。

这些主导者都必须等待至该领域的下一个“滴滴”周期才会发生重组,是以Life Technologies公司Ion Proton机器的形式,还是以Oxford Nanopore公司GridIONMinION机器的形式,科学家们还看不清楚。与此同时,Shendure表示:“今年的会议少了些浮华,多了些科学,这是极好的。”
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