作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2014-1-21 9:43:51
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迎接千美元个人基因组时代
《自然》解码美基因组测序新“神器”

HiSeq X Ten售价至少1000万美元。 
图片来源:Business Wire
 
价值1000美元的基因在这里,或者说美国加州圣迭戈基因测序技术公司Illumina在这里。在近日举行的健康投资者会议上,Illumina公司首席执行官Jay Flatley宣布,他的公司今年将推出一个名为HiSeq X Ten的新体系,它能够提供“不超过1000美元的人类基因组完全覆盖”。如今,《自然》杂志对该声明进行了评价
 
之前人们也曾听说过1000美元基因组测序,这种技术不是已经有了吗?
 
美国生命科技公司、英国牛津纳米孔公司等其他公司之前也表示,它们将出售基因测序技术,售价为1000美元或更低。相关技术无论是否能推动测序成本低于1000美元目标的实现,都已被证明是一块难啃的硬骨头。
 
为何人们关心1000美元的基因测序?
 
首个被测序的人类基因花费了近30亿美元,但是随着测序成本大幅下降,医生开始使用一些患者的基因测序结果改善疾病治疗方法。但是科学家认为,他们需要测序成百上千甚至数百万人的基因,才能真正了解基因是如何影响疾病的,以便开发更好的药物和疗法。他们指出,1000美元基因使大型基因测序研究成为可能,这些研究将能带来个性化用药的突破。
 
所谓的HiSeq X Ten将能做什么?
 
HiSeq X每3天能够产生超过1.8 万亿碱基对的数据。因此Illumina公司表示,每个HiSeq X Ten每年能够测定1.8万个人类基因组。每个基因将按照30x的黄金标准进行测序,即每个碱基将被机器平均读取30遍。
 
这是多大的一件事?
 
一些基因研究人员表示,这是一个里程碑。“这是人类的一个重要成就,可以与望远镜或微处理器相媲美。”美国纽约冷泉港实验室定量生物学家Michael Schatz说。
 
每个人都能使用吗?
 
当然不是。HiSeq X Ten系统只是作为至少10个HiSeq X系统的结合物来使用,总成本至少1000万美元。很少有顾客拥有能使投资有价值的样本量。“如果你开始玩这个游戏了,这是个好交易。”麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所测序项目联合主任Chad Nusbaum说,“就像高赌注的扑克牌:如果你玩200美元面值的筹码,买不起这些筹码的人是不会关心的。”
 
为什么人们应该相信Illumina公司?
 
HiSeq X Ten可能不会立刻在1000美元以内测序人类基因,但是它将十分接近这一目标。Flatley将HiSeq X Ten测序成本分解成:运行机器所需要的费用(每个基因797美元),设备本身的折旧成本(每个基因137美元),操作机器和准备测序样本的技术员费用(每个基因55~65美元)。但它排除了学术中心必须支付的管理费用,例如运行机器所需电费等。
 
它们是如何做到的?
 
Illumina公司高级副总裁Christian Henry表示,与现在的HiSeq 2500系统相比,HiSeq X包含4项提高。HiSeq 2500的马达是流量池,能够储存复制自测序样本的亿万个体DNA模板。这些模板中的DNA被研究人员用荧光染料进行了标示,这样就能被相机拍摄照片,成像结果能用于分析从而发现每个基板的同一性。
 
但是,HiSeq 2500同时也会随机粉碎贯穿流量池的DNA模板,HiSeq X包含一个有序排列的“纳米井”储存DNA模板。这意味着这些模板能被更稠密地聚集在流量池里,使机器能够读取更多的数据。Illumina公司还想出一种提高大部分“纳米井”中的同一DNA模板集群的方法,以便进一步提高速度。最终,该公司添加了一台更高速的照相机和新的聚合酶,以实现DNA模板更快速的测序反应。
 
这会对测序市场产生何种影响?
 
HiSeq X Ten似乎直接针对中国的测序巨头深圳华大基因。华大基因正试图将自己建设成测序服务提供商,去年,该公司收购了完整基因公司,瞄准了外包基因组序列领域。Nusbaum预计华大基因提供的基因价格在较低的数千美元。
 
Flatley也宣布开发出了一种新的桌面测序设备——NextSeq 500。这台设备售价25万美元——能比得上离子激流测序公司的台式测序仪(Ion Proton),并且这似乎是Illumina公司专为与Ion Proton竞争所设计的。但是,迄今为止,Illumina公司都没有针对牛津纳米孔公司开发出的技术采取行动。后者正致力于让自己的设备不仅能快速、便宜地测序人类基因,也能满足测序微生物等其他使用者的需求。
 
因此,尽管新的桌面测序设备可能巩固Illumina公司在中高端测序市场所占份额,但是科学家仍在渴望有设备能更快速便宜地测序所有东西,并且所有人都能使用。(张章)
 
《中国科学报》 (2014-01-21 第2版 国际)
 
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