國內三代測序技術瞄準遺傳病診斷

生物探索

編者按

隨著技術的發展，2016年第三代測序技術診斷遺傳病初顯成效，國內從事第三代測序的企業也開始做進一步布局，希望能夠全面開啟第三代測序技術在精準醫學領域的創新應用。

在過去的2016年，第三代測序獲得了完美突破，首次登上了太空，首次完成人類基因組測序，首次確定了第二代測序未能檢測到的致病性大片段缺失突變，最終確診了一種罕見遺傳病......第三代測序也被Science納入2016年十大科學突破之一。

第三代測序技術避免了第二代測序讀長短的缺點，在臨床上具有無需PCR擴增、可直接對單個分子進行測序、樣本製備簡單、可直接讀取RNA序列和包括甲基化在內的DNA修飾等顯著優勢，近年來逐漸被應用到各大研究中，在人類基因組研究中也獲得了重大突破。未來幾年隨著第三代測序技術性能的提升，成本還有進一步下降的空間，對於測序深度的選擇會更加靈活。

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PacBio確定致病性結構變異極具潛質

PacBio單分子實時測序是當前應用較為廣泛的第三代測序平台之一，它具有超長讀長、不需要模板擴增、運行時間較短、直接檢測表觀修飾位點、較高的隨機測序錯誤等特點。2016年，PacBio Sequel系統在確定致病性結構變異上展現出了巨大的潛質。

BioRxiv上的文章顯示，西班牙裔男性患有Carney 綜合征，但臨床單基因檢測和全基因組測序結果均為陰性。研究人員利用 PacBio Sequel系統進行了低覆蓋度的全基因組測序，共發現了大於50bp的6971個缺失片段和6821個插入片段，通過排查，最終確定了PRKAR1A基因外顯子的2184bp雜合子缺失，該基因也正是Carney綜合征的致病基因。

目前PacBio單分子實時測序技術已應用在基因組組裝、轉錄組測序、甲基化分析和基因組重測序等方面，尤其是在基因組組裝和甲基化研究中有著獨特的優勢。

2016年6月份，Nature Communications雜誌發表了第一個亞洲人參考基因組「華夏一號」。該項目由暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院主導，南加州大學以及北京希望組生物科技有限公司（以下簡稱「希望組」）等多家單位共同合作完成。在該項目中，研究人員利用PacBio公司的SMRT（ Single Molecule, Real Time）三代測序技術，結合BioNano光學圖譜分析技術，完成了第一個參考序列級別的亞洲人基因組圖譜，對於中國人群基因組學研究、遺傳疾病研究、精準醫療應用等領域具有重要科學及臨床價值。

2016年10月份，Nature雜誌上的研究顯示，國立首爾大學醫學院的研究人員運用第三代測序PacBio單分子實時測序技術、GemCodeTM和BioNano等多個平台，對一名韓國人的基因組（AK1）進行從頭組裝和單倍體型定相信息分析。這是迄今為止發表的最為連續的人類基因組組裝，填補了特異人群參考基因組的空白，並確定了結構變異。

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第三代測序助力遺傳病診斷的創新

第三代測序技術極大地降低了測序的成本和速度，也越來越得到行業的認可。基因測序是實現精準醫療的有力武器，目前單分子測序平台可以廣泛應用於無創產前診斷、腫瘤早期無創診斷、胚胎植入前遺傳學篩查、病原體檢測和遺傳病基因變異檢測等。隨著技術的發展，2016年第三代測序技術診斷遺傳病初顯成效，國內從事第三代測序的企業也開始做進一步布局，希望能夠全面開啟第三代測序技術在精準醫學領域的創新應用。

希望組積累了豐富的第三代測序生物信息分析經驗。近日，希望組向PacBio採購五台Sequel測序儀，在進一步提高動植物基因組學研究效率之外，還致力於加快其在人類基因組結構變異分析、動態突變疾病檢測、全長HLA高解析度分型技術等方向的研發工作。

希望組CEO汪德鵬先生對未來充滿信心，「過去幾年中，我們完成了近千個三代測序項目，與國內知名臨床機構和遺傳病專家進行研發合作，並且與PacBio建立了戰略合作關係，這都將成為我們下一步戰略的基礎。構建一定規模的三代測序平台，是我們大量合作項目的內在需求，但是，我們並不會把構建「測序工廠」作為主要目標，而是會全力以赴的專註在三代測序在遺傳病診斷領域的應用創新。」

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