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基因測(cè)序的這些年
Part1測(cè)序平臺(tái)的發(fā)展歷程
1865年，Sanger提出的雙脫氧末端終止測(cè)序法后對(duì)于基因序列測(cè)定方法具有極///大的推動(dòng)作用。隨后為了彌補(bǔ)一代測(cè)序通量低的缺點(diǎn)，通量更高的二代測(cè)序技術(shù)以及讀長(zhǎng)更長(zhǎng)的三代測(cè)序技術(shù)迅速發(fā)展起來。在此小翊為大家整理了從一代到三代測(cè)序平臺(tái)以及有代表性測(cè)序儀器的發(fā)展歷程。
圖1測(cè)序平臺(tái)的發(fā)展歷程
Part 2 二代測(cè)試的風(fēng)華年代
各大公司對(duì)于二代測(cè)序市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)史相當(dāng)激烈的，目前在市場(chǎng)中占有穩(wěn)固地位的主要是Illumina、MGI（華大智造）以及Life Technologies的Ion Torrent（現(xiàn)隸屬于Themo Fisher公司）。下面我們對(duì)這三大測(cè)序平臺(tái)以及儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單的梳理和介紹。
*——Illumina
Illumina公司創(chuàng)立于1998年4月，主要是以銷售微陣列芯片為主。2007年Illumina迎來了轉(zhuǎn)折點(diǎn)。Illumina以6億美元收購(gòu)基因測(cè)序公司Solexa，從此進(jìn)軍測(cè)序領(lǐng)域。依托于Solexa的基因測(cè)序技術(shù)推出了Illumina HiSeq-2000，并以此在測(cè)序市場(chǎng)站穩(wěn)了腳。
目前，Illumina作為//////大的基因測(cè)序制造商，占70%以上的*。如Illumina MiniSeq和Illumina MiSeq臺(tái)式系列測(cè)序儀以體積小、中通量等特點(diǎn)適用于微生物全基因組測(cè)序、靶向基因測(cè)序以及miRNA分析等測(cè)序場(chǎng)景（詳細(xì)測(cè)序儀信息如圖2）。而以Illumina HiSeq為代表的大型測(cè)序平臺(tái)有著高通量、適用于大型全基因組學(xué)等特點(diǎn)。
| 型號(hào) | 大讀長(zhǎng) | 大輸出 | 運(yùn)行時(shí)間 | 適用范圍 |
Illumina 平臺(tái) | iSeq 100 | PE150 | 1.2Gb | 9.5~19h | 小型全基因組、靶向基因測(cè)序、miRNA和小RNA分析 |
Miniseq | PE150 | 7.5 Gb | 4~24h | 微生物全基因組、靶向基因測(cè)序、miRNA、小RNA分析等 | |
Miseq | PE300 | 15Gb | 4~45h | 微生物全基因組、靶向基因測(cè)序、16s宏基因組、miRNA、小RNA分析等 | |
NextSeq 500 | PE150 | 120Gb | 12~30h | 大型全基因組、全轉(zhuǎn)錄組、靶向測(cè)序等 | |
NextSeq 2000 | PE150 | 300Gb | 24~48h | 小型全基因組、外顯子組和大型Panel測(cè)序、單細(xì)胞圖譜分析、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序 | |
HiSeq2500 | PE250 | 9Gb~1Tb | 6day | 大規(guī)模全基因組學(xué) | |
HiSeq 4000 | PE150 | 105~1500Gb | 1~3.5day | 生產(chǎn)級(jí)別的基因組學(xué) | |
HiSeq X Five | PE150 | 1800Gb | 不到3day | 群體規(guī)模的基因組學(xué) |
圖2 Illumina平臺(tái)測(cè)序儀一覽
二代測(cè)序之父的再創(chuàng)之作——Life Technologies Ion torrent
二代測(cè)序之父即Roche 454測(cè)序平臺(tái)的發(fā)明者Jonathon Rothberg在離開羅氏診斷之后創(chuàng)立了自己的公司并于2010年推出*基于半導(dǎo)體測(cè)序原理的測(cè)序平臺(tái)Ion Torrent。Ion Torrent延續(xù)了454測(cè)序平臺(tái)的部分血統(tǒng)，以油包水PCR為堿基信號(hào)的放大單元。Ion Torrent不需要昂貴的物理成像設(shè)備，成本相對(duì)較低。同時(shí)Ion Torrent平臺(tái)操作更為簡(jiǎn)便，整個(gè)上機(jī)測(cè)序可在2～2.5h內(nèi)完成。其缺點(diǎn)在于芯片的通量不高，適合小型基因組和外顯子驗(yàn)證測(cè)序。該測(cè)序平臺(tái)先后推出Ion Torrent PGM、Ion Torrent Proton以及Ion Torrent S5以彌補(bǔ)該測(cè)序平臺(tái)在測(cè)序通量上的不足（詳見圖4）。
| 型號(hào) | 大讀長(zhǎng) | 大輸出 | 運(yùn)行時(shí)間 | 適用范圍 |
Life 平臺(tái) | Ion Torrent PGM | SE400 | 2 Gb | 3~7h | 重頭測(cè)序、線粒體測(cè)序、16s宏基因組、靶向重測(cè)序 |
Ion Torrent-Proton | SE200 | 1Gb | 2~4h | 全外顯子或全轉(zhuǎn)錄組 | |
Ion Torrent-S5/S5 xl | SE400 | 15GB | 45min~2h | 靶向測(cè)序 |
圖4LifeTechnolgies平臺(tái)測(cè)序儀一覽
*——MGI測(cè)序平臺(tái)（華大智造）
依托人類基因組計(jì)劃，1998年華大基因前身中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所人類基因組中心成立。華大基因的成立奠定了中國(guó)在基因組學(xué)研究領(lǐng)域中的領(lǐng)///先地位，華大基因致力于人類健康服務(wù)事業(yè)和科技應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。2010年，華大購(gòu)入Illumina HiSeq測(cè)序儀，成為測(cè)序通量大的基因組中心。華大基因于2013年成功收購(gòu)Complete genomics。依托CG公司測(cè)序平臺(tái)原理并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)并推出了高通量測(cè)序儀MGISEQ-2000以及MGISEQ-200，從此MGI測(cè)序平臺(tái)躋身于世界測(cè)序市場(chǎng)。
| 型號(hào) | 大讀長(zhǎng) | 大輸出 | 運(yùn)行時(shí)間 | 適用范圍 |
華大平臺(tái) | DNBSEQ-T7 | PE150 | 6TB | PE150<24h | NIPT、PGS、CNV、WES |
MGISEQ-2000 | SE400 | 1440Gb | ~38小時(shí) | WGS、WES、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、法醫(yī) | |
MGISEQ-200 | PE150 | 150Gb | 10~66h | NIPT、PGS、CNV | |
MGISEQ-2000 FAST | PE150 | 330Gb | 12~37h | WGS、WES、mNGS |
圖5MGI平臺(tái)測(cè)序儀一覽
Part 3測(cè)序后浪三代強(qiáng)，二代死在沙灘上？
隨著基因檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，腫瘤早診早治和精///準(zhǔn)治療從以往遙不可及的夢(mèng)想慢慢照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。與此同時(shí)，臨床的真實(shí)需求呼喚著檢測(cè)手段向著更精///準(zhǔn)、更靈敏、周期更短、成本更低的目標(biāo)不斷迭代和更新。因此三代測(cè)序技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，Pacific Biosciences，Oxford NanoPore Technology、Ontera以及GeneMind（原瀚海）等公司先后推出第三代測(cè)序儀。Pacific Biosciences 公司的PacBioRS II使用單分子測(cè)序技術(shù)，具有長(zhǎng)讀長(zhǎng)（平均讀長(zhǎng)達(dá)10Kb）、高產(chǎn)出、高一致性準(zhǔn)確度以及均勻覆蓋度等優(yōu)勢(shì)。Oxford NanoPore Technology 公司推出的采用納米孔測(cè)序技術(shù)的MinION測(cè)序儀除了具有更長(zhǎng)的讀長(zhǎng)外還能夠進(jìn)行堿基修飾和結(jié)構(gòu)變異的檢測(cè)、進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。GeneMind（原瀚海）公司推出以單分子熒光測(cè)序技術(shù)的測(cè)序儀GenoCare 1600是目前唯—一個(gè)被用于臨床的測(cè)序平臺(tái)。但三代測(cè)序技術(shù)也存在很多缺點(diǎn)如測(cè)序隨機(jī)錯(cuò)誤率高、應(yīng)用時(shí)間短等，而在技術(shù)優(yōu)化、自動(dòng)化工藝的發(fā)展遠(yuǎn)不及二代測(cè)序平臺(tái)。因此目前市場(chǎng)上主要應(yīng)用還是以二代測(cè)序平臺(tái)為主。
圖6三代測(cè)序儀一覽
翊圣與NGS的這些年
翊圣長(zhǎng)久以來一直對(duì)高通量技術(shù)保持高度關(guān)注，并集中在基因組學(xué)和生物信息學(xué)等領(lǐng)域、有豐富經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家成立了高通量測(cè)序相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。目前我們已經(jīng)擁有高通量測(cè)序上游樣本文庫(kù)制備的產(chǎn)品線，不僅可以向高通量測(cè)序用戶提供優(yōu)質(zhì)的建庫(kù)產(chǎn)品和完整的樣本建庫(kù)方案，同時(shí)還可以根據(jù)客戶需求定制化開發(fā)測(cè)序相關(guān)產(chǎn)品。
