第二代测序仪最新进展

　　自从哈佛大学遗传学家George Church和454 Life Sciences公司Jonathan Rothberg掀起二代测序NGS的革命以来，已经过去了将近十年。毫不夸张地说，这段时间以来NGS技术已经发生了翻天覆地的变化，在测序通量突飞猛进的同时，测序成本直线下降。

　　想当年454 Life Sciences公司测序580-kb的细菌基因组，需要四小时的工作循环。而今年一月份Illumina公司发布的HiSeq X™ Ten测序系统，能够以千元成本测序完整的人类基因组，最多每天能测序600 billion bp。(详见：Nature解读：千元基因组真的来了?)

　　如今，二代测序技术给生命科学领域带来了彻底的改变。而NGS领域本身也在经历着某种意义上的变革。正因如此，基因组学Archon X奖(Archon Genomics X Prize)不得不于去年八月宣布取消，因为测序成本的直线下降已经使竞赛变得毫无意义。

　　Church的团队是该竞赛仅有的两只报名队伍之一，他认为参赛者们是否能够完成竞赛任务还很难预料。但无论如何，既然竞赛已经启动，总得让人家比完吧。

　　言归正传，二代测序领域的2013年既忙碌又喧嚣，在开年之际让我们对这一领域发生的最新进展做个小结吧。

　　454 Life Sciences

　　去年十月，454 Life Sciences宣布将于2016年中旬逐步淘汰其焦磷酸测序仪器，GS Junior和GS FLX+。据该公司介绍，从扩展性和成本角度看，454平台作为首个商业化的NGS系统已经基本上走到尽头，很难再对其进行升级和改良。Roche的Beth Button指出，公司正在寻求新的测序合作伙伴。2013年9月，该公司宣布与昔日的竞争对手Pacific Biosciences合作，拟基于PacBio公司的SMRT技术进行诊断产品的开发。

　　Illumina

　　今年一月Illumina公司发布了两个以Solexa测序技术为基础的新测序平台，HiSeq X Ten和NextSeq™ 500。

　　据该公司的新闻稿介绍，定价$250,000的台式NextSeq 500兼具了样品制备和测序功能。“它按钮式的操作，可以在许多常见测序应用之间切换。该系统能够在一天内测序整个人类基因组和多达16个外显子组。”NextSeq 500运行75个测序循环只需12小时。

　　HiSeqX Ten系统以10台仪器为单位销售，据称可以实现千元成本的人类基因组测序。该系统现定价1000万美元，能够在三天时间内生成1.8 terabases的数据，相当于每天约600 Gb，比HiSeq 2500强十倍。

　　华盛顿大学的Elaine Mardis表示，HiSeqX Ten系统针对的应该是提供人类基因组测序的服务产业，因为很少有研究机构能用到如此高的通量。“要想实现千元成本，就需要正确的样本量，”她说。当然，高通量还意味着更为复杂的数据分析。

　　Mardis的团队曾作过计算，为了跟上HiSeqX Ten他们可能需要花费八百万美元在信息学设施上。此外，实现千元成本意味着每年需要测序18,000到20,000个基因组。“我要测序许多肿瘤基因组，”她说。“但数量还远远不够。”

　　Life Technologies

　　已被Thermo Fisher收购的Life Technologies拥有两款NGS平台，SOLiD和Ion Torrent。据Thermo 的Andy Felton介绍，公司已经将工作的重心放在后者身上。“绝大多数研发工作已经转移到Ion上，”他说。

　　目前的Ion PGM系统可使用最新的Ion 318芯片，产出多达6 million 400bp的读取，也就是说四小时运行的产量能达到2 Gb。而新Ion Proton™使用Ion PI™芯片，能够产出80 million 200 bp的读取，即每次运行产量达到10 Gb至14 Gb。

　　据介绍，今年公司将会推出用于转录组测序的新Ion PII芯片，每张这样的芯片可产出300 million 100bp的读取，随着系统改良甚至可能达到200bp。

　　此外，Life Technologies公司正在研发一种新的聚合酶，Hi-Q。据Felton 介绍，Hi-Q能“显著提高精确性”，减少90%的插入/缺失误差。这种酶将于今年的中旬实现全面商业化。