Nature：1000$全基因测序的问与答

　　1月14日，Illumina公司总裁兼CEO Jay Flatley在第32届摩根大通保健大会(JP Morgan Healthcare Conference)上宣布，该公司推出一款新的HiSeq X 10测序仪，它能够实现全基因组测序不到1000美元的目标。这引起了外界广泛的关注，有研究者甚至评论这项突破技术可同显微技术和微处理器相媲美。Nature杂志也在第一时间关注了这个事件。

　　我们不是已经进入千元基因组时代了吗?

　　其它公司也曾宣称自己的产品能够将基因组测序的成本降到一千美元以下，例如 Ion Torrent 测序平台的制造者 Life Technologies 公司，以及测序新秀 Oxford Nanopore 公司。然而，实际上这些技术还难以实现这样的承诺，千元基因组被证明仍是根难啃的骨头。

　　千元基因组为何这么重要?

　　人们首次测序人类基因组花了将近三十亿美元。不过，随着测序成本的大幅下降，医生们已经开始在患者基因组序列的帮助下进行更好的治疗。但是对于科学家们来说，可能需要测序百万人的基因组，才能真正理解基因对疾病的影响，更好的开发治疗药物，实现个性化医疗的真正突破。要进行如此大规模的测序研究，就需要基因组测序成本降到一千美元以下。

　　HiSeq X Ten 能干什么?

　　HiSeq X 能够在三天时间内生成 1.8 terabases 的数据，相当于 16 个人类基因组。据 Illumina 介绍，每台 HiSeq X Ten 每年将能够测序 18,000 个人类基因组。每个基因组都能够达到覆盖度 30x 的金标准，这意味着每个碱基平均被读取 30 次。我们这里谈的可是整个人类基因组，而不是仅指蛋白编码区域或者外显子组。

　　这有什么大不了的?

　　一些基因组研究者们将这一技术称为一个里程碑。“这是可以与望远镜或微处理器相提并论的重要成就，”冷泉港实验室的定量生物学家Michael Schatz说。“也许之前人们还在怀疑，基因组测序是否能使平头百姓获益。但以这样的价格和测序效率，我们的答案绝对是肯定的。”

　　人人都测基因组吗?

　　很可惜，答案是否定的。 HiSeq X Ten 系统至少由十个 HiSeq X 系统组成，总价至少要一千万美金。很少有人的样本量能与如此大的投资向符。“如果能玩得起，这还是个不错的交易，” Broad 研究所的 Chad Nusbaum 说，该研究所隶属于 MIT 和哈佛，是已经登记购买 HiSeq X Ten 的三个用户之一。

　　Illumina 真能实现千元基因组么?

　　尽管已经非常接近，但 HiSeq X Ten 可能还无法立刻把测序人类基因组的成本降到1,000美元以下。 Flatley 是这样分解 HiSeq X Ten 的测序成本的：仪器运行所需的试剂成本($797/基因组)，仪器的折旧成本($137/基因组)，技术人员准备样品进行测序的工资($55?65/基因组)。但他忽略了研究中心的日常开销，例如运行仪器所需的电费。

　　Illumina 是怎么做到的?

　　据 Illumina 的 Christian Henry 介绍，在 HiSeq 2500 系统的基础上， HiSeq X 进行了四大改进。 HiSeq 2500 采用的是流动槽(flow cell)， DNA 模板附着其上以便进行测序。该系统对 DNA 进行荧光染料标记，并通过相机对其成像，最后进行图像分析。

　　HiSeq 2500 中的 DNA 模板随机分散在流动槽上，而 HiSeq X 采用的是有序的“nanowell”阵列。这意味着模板可以更为密集，仪器的每次运行可以产生更多的数据。 Illumina 还加强了相同 DNA 模板的聚集，以进一步提高测序速度。另外，该系统还整合了更快速的相机和新的聚合酶。

　　这对测序市场有何影响?

　　HiSeq X Ten 的发布无疑会对华大基因(BGI-Shenzhen) 产生不小的影响。 BGI 一直希望成为测序服务的巨头，2013 年他们收购了提供外包基因组测序的 Complete Genomics 公司。 Nusbaum 估计， BGI 将有能力能为客户提供低至 1000 美元的基因组。

　　昨天 Flatley 还发布了一款新的台式测序仪 NextSeq 500。该仪器价格约为 $250,000，与 Ion Torrent 的台式测序仪相当(Ion Proton)，似乎有意与其一争高低。据称 Oxford Nanopore 公司即将上市的新产品，不仅能以低廉的价格快速测序人类基因组，还可以实现微生物的宏基因组测序。而 Illumina 暂时还没能推出类似的技术。

　　我们可以看到， HiSeq X Ten 进一步巩固了 Illumina 在中高端测序市场的地位。但科学家们仍在渴望有一台低成本仪器，能够快速实现所有的测序应用。