强强联手，有望将测序读长延伸至100 kb

Pacific Biosciences这两年一直在努力证明自己的与众不同，它的RS II测序仪能从头组装人类基因组，而不使用现有的参考基因组作为模板。这个过程被称为从头组装（de novo assembly），比定位到参考基因组更加困难，也更加昂贵，不过它也带来了复杂变异的重要信息。

PacBio能够实现这一成就，在于它的测序仪产生了“长的读取”。这些读取也让PacBio的技术适合单体分型（haplotyping），也就是弄清楚个体DNA中的哪些遗传变异来自父亲，哪些来自目前。然而，PacBio最近遇到了一些竞争对手。今年2月，10X Genomics公司推出了GemCode，这个平台能与Illumina的短读取测序仪结合，生成全基因组组装所需的信息。

“就de novo组装而言，我们是行业领先的技术，而我们的客户对这些功能非常满意，”PacBio的首席科学家Jonas Korlach告诉《Bio-IT World》。“但是，这并不意味着我们打算固步自封。我们总想要挑战极限。”

与RainDance合作

PacBio如今宣布与RainDance Technologies合作，开发一种与GemCode非常相似的方案，这将让RS II的读取延伸到100 kb或以上。与GemCode平台相似，这个方案首先将利用RainDance的数字液滴系统分离极长的DNA片段，然后在这些片段上连接短的DNA条形码。之后片段被打断，并在RS II上测序，软件程序将识别条形码，并利用它们组装成更长的DNA元件。

由于这一过程有望在现有设备上开展，故开发周期可能相当快。合作双方表示，尽管合作尚在初级阶段，但关键因素是原理的证明。他们也希望这个方案比10X Genomics更加适合de novo组装。Korlach指出，10X Genomics的平台仍基于短读取的Illumina测序，有着读长方面的限制。“我们的一大优势是测序10-30 kb，然后将它们拼接成更长的连段元件，而不是依赖250或300 bp的东西。”

这两种技术之间的差异可能在于它们处理那些由短串联重复序列组成的基因组区域的能力，这些重复与亨廷顿氏病和脆性X综合征等遗传疾病相关。尽管GemCode出现的时间不长，目前还不太清楚它在这些区域上的表现，但研究表明，另一基于短读取的系统Moleculo，不能完全分辨短串联重复序列。

尽管如此，GemCode平台应当能分辨许多其他类型的结构变异，并胜任单体分型 – 这些应用一直是PacBio的最大卖点。这使得PacBio有必要在带来最完整的长片段基因组信息上领先一步。

立即索取单分子测序仪PacBio RS II的详细资料

质量更优

PacBio-RainDance的合作与GemCode有相似之处，这并非巧合。GemCode仪器中所用的微流体系统也是捕获油珠中的单个DNA分子，并将它们分离到微孔中，这个过程RainDance在其他应用中已经使用过。事实上，RainDance认为10X侵犯了它的专利，并对其提起诉讼。

RainDance的CEO Roopom Banerjee认为，RainDance的仪器将实现更高的通量、更长的DNA片段，以及更加多样化的条形码，这允许在每个测序运行中平行处理更多的基因组靶点。更重要的是，Banerjee预计他们能够降低成本。据说，10X的报价是每个样品500美元。“目前外显子组测序的价格大约是300-400美元，而外显子组捕获是50美元。如果外显子组的单体分型需要500美元，谁会去做呢？”

就目前而言，低成本的外显子组和基因组是Illumina的一个标志，这也是短读取测序盛行的主要原因。即使有了高效的条形码系统，de novo组装在短期内仍然是奢侈品。不过，RainDance和PacBio的合作是非排他性的，Banerjee预计未来可能有更多的合作。

与此同时，一些基因组学实验室可能愿意支付额外的费用，来换取更高质量的组装。Human Longevity公司、Broad研究院等机构利用RS II测序仪来支持通量更高的Illumina仪器，并对短读取无法分辨的大的结构变异越来越感兴趣。RainDance仪器也能从极少量的样品中捕获DNA，这对于肿瘤或病原体DNA的测序是很有用的。

“我们对转化方面的应用感到很兴奋，”Banerjee谈道，但他指出，PacBio和RainDance的仪器目前都是仅供科研使用。在短期内，双方预计大多数应用都是在基础研究方面。不过，Banerjee也提出了一个例外，那就是HLA分型，它的监管壁垒比诊断检测要低得多，急需长片段信息来分辨免疫复合物中的复杂结构。

与Banerjee一样，Korlach也相信，此次合作将带来目前最好的长片段测序信息，让PacBio继续作为全基因组组装的首选技术。“对我们来说，这是相当明确的，而科学文献中的数据也表明，试图用短读取来做到这一点还是有相当多的限制。”（生物通 余亮）