10年前,谁奢望了解自己的DNA?

我是谁,为什么会来到这个世界上?我的使命是什么?同作为生命体,我们最大的本能是维持生命,繁衍绵延,但作为智慧体,人类最大的本能其实是“溯源”。

《侏罗纪公园》中,那个拥有超高智商的白色“掠食者恐龙”走出围城的第一件事——确定自己在食物链中的位置。男主角在看到其“生活环境”后曾意味深长的说:“她一出生就被关在这里,从未见过周遭的一切,甚至连自己是谁都不知道……”

我们来自于哪里?遥远的宇宙大爆炸,神话的盘古开天辟地,科学的分裂与分化,更少不了那美妙到极致的双螺旋——DNA。

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DNA的特殊性和唯一性使它成为“定义个人”最好的方式。1984年,英国遗传学家阿莱克·杰弗里斯发现利用脱氧核糖核酸特征可以为个人做测定,4年后,DNA测定帮助警方抓获了谋杀案嫌犯科林·皮奇福克

加上检测、计算与解读技术的不断发展,DNA渗透至研发和实用等各个环节:遗传工程、分子生物学、法医鉴定、历史学、人类学、生物信息学。在现实生活中,离我们比较近的要数转基因食品、疾病筛查与靶向治疗、亲子鉴定了。

如今,我们虽然迎来了全人类基因组时代,或者称为DTC时代,测序仿佛成为了触手可得之事。但事实上,距离05年454公司推出世界上第一台商用二代测序仪,已经足足过去了10年之久。在这10年中,大大小小的测序平台都有推出,玩家们从新人趋近成熟……

10X Genomics——黑马

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10X Genomics 被誉为测序平台界的黑马,今年二月AGBT大会上表示将会推出最新的GemCode测序平台,这是一套分子条形码和分析系统,由仪器、试剂盒和信息学软件组成。本周,公司正式开始发售产品。

对于业内人士而言,GemCode平台能够与现有的短读取测序仪互补,产生长片段信息(10-100 kb),实现结构变异和单体型等分析。通俗来说,非常适合靶向、外显子组和全基因组测序,核心技术请参考这里

不过,GemCode平台并不能单独使用,而是兼容于短读取的测序仪,目前只能和Illumina测序系统兼容。

Illumina——大叔

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当之无愧熟面孔Illumina将公司目标定为“应用创新技术来分析遗传变异和功能”,并坦言这是在“实现仅几年前甚至还无法想象的研究。”

但无法想象的何止是研究,还有来自中国的大量土豪订单。2010年初,华大基因就耗资数亿购买了128台Illumina新一代基因测序仪,且不断向其购买核心试剂。虽然华大收购CG后对新的测序仪持观望态度,但这并不影响包括药明康德在内的机构或者医院对其设备抱有强烈热情。

Illumina是真正将测序成本降低的厂商之一,在今年JP摩根大会上,公司发布了4款最新测序产品:HiSeq X Five系统、HiSeq3000、HiSeq4000、Nexseq550。其中HiSeq X Five相比HiSeq X Ten来说版本较低,属于性价比较低的商业套装,专注于大规模人全基因组测序,升级到HiSeq X TEN还能实现1000美元的”全基因组测序低价“。

不仅如此,公司还希望从“低价测序”真正走向人人测序、人人健康,与全球性安全和航空航天公司洛克希德·马丁(Lockheed Martin)宣布成立新的战略联盟,一起开发可扩展且经济实惠的基因组学方案,为全民提供个性化医疗保健。

Oxford Nanopore Technologies——小捣蛋

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说小捣蛋没有任何不尊重的意思,只是这家英国公司走的路线既另类又刺激。2012年团队在AGBT(基因组技术和生物进展)大会上发布MinIon测序仪,这款产品仅有U盘大小,而且价格低于900美元。但在2013举办的美国人类遗传学协会年会上,ONT(简称下)才宣布正式启动试用计划。

虽然产品覆盖了大约40个国家,也有不少用户基于此发表了论文,但也有很多研究人员认为MinION的错误率比较高,只有四分之一的读取能定位到参考序列。

但公司并没有理会质疑,而是迅速迭代平台的每个功能,从文库制备、操作、流动槽到软件。“利用长达4 kb至5 kb的读取,研究人员能够对三个靶向区域进行完全测序和单体型分析”,基于一位研究人员的事实经验,很多人认为MinIon已经可以辅助医生做判断。

不管怎样,ONT并没有停止迭代,再一次开放了MinION试用计划,还打算进一步试用它的高通量测序仪PromethION。

Pacific Biosciences——老钱

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自古人群就有New Money和Old Money之分,老钱并不是最有钱的一伙人,确是对高质量、高素质最“坚守”的。如果说大部分的测序设备都在往C端和平价上靠拢,主张低通量和高价的PB倒显得有些曲高和寡了。Bio-IT World曾如此评价PacBio:2014年可以看作PacBio年,这家公司证明了高价仪器在市场上仍有空间。

但这些在PB开发的de novo组装面前,都显得不再重要了。以作者粗狂的理解来说,就是利用不同平台、Application的组合,来达到最完美的效果,有一段例子可以说明(高能误入):

千年基因采用三种不同的方法开展亚洲人基因组de novo测序,分别是三代测序平台PacBio RS II与二代测序平台HiSeq X Ten相结合、仅采用PacBio RS II平台、PacBio RS II平台完成测序组装并以BAC克隆的数据进行gap filling。研究结果表明,PacBio RS II平台与BAC克隆相结合的方法得到的结果最优。

虽然出了名通量较低,成本较高,但PacBio具有短读取测序所无法比拟的优势,如单体型分析和捕获结构变异。而且用他们推广的一句话来说:“你不能只看单价,或者单次运行的成本,因为不是运行结束,软件出结果了就可以打印发表。”

不论是新老玩家还是鲜肉黑马,这四位已经占领了不小的测序市场,也实实在在正在发力于基因事业。也正是因为有了十年的悉心栽培,如今正迎来了基因服务的爆发期,从互联网公司、药企、测序开发方、医院到生物信息技术公司,每一个人都尽全力将人人基因事业做到极致。

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