第三代测序技术揭密

【字体: 时间:2009年02月12日 来源:生物通

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  在第二代测序技术的协助下,个人基因组图谱正在如火如荼地绘制中。但第二代测序技术很快就遇上了强劲的对手——第三代测序技术,也被称为“下、下一代的测序”。第三代测序技术是基于纳米孔(nanopore)的单分子读取技术,有着更快的数据读取速度,应用潜能也势必超越测序。

  

在第二代测序技术的协助下,个人基因组图谱正在如火如荼地绘制中。但第二代测序技术很快就遇上了强劲的对手——第三代测序技术,也被称为“下、下一代的测序(next-next-generation sequencing)”。第三代测序技术是基于纳米孔(nanopore)的单分子读取技术,有着更快的数据读取速度,应用潜能也势必超越测序。

2月5日,基因组科学家们齐聚美国佛罗里达州的基因组生物和技术进展会议,来了解哪家公司的第三代测序技术能实现人类基因组的3分钟测序或以5000美元的价格出售。尽管科学家们对公布的数据表示谨慎乐观,但他们对于此类测序仪的优越之处仍心存疑虑。

Complete Genomics

在2008年10月,美国加利福尼亚州的Complete Genomics公司曾宣称他们将在2009年以5000美元的价格售卖人类基因组,但当时没有公布支持数据。在这次会议上,该公司公布了一个人类基因组,据称是用9台仪器在8天内完成的。

该公司的CEO,Clifford Reid表示,他们将254GB的数据拼接成草图,覆盖某个匿名男性基因组的92%,每个碱基平均读取了91次。与目前应用中的高速测序,即第二代测序类似,Complete Genomics也产生短的DNA读长。通过对每个碱基的多次测序,它的目标是排除悄悄混入的可能错误。Reid认为这项技术非常准确,碱基错误的概率低于0.33%。这与目前的测序仪相当。

Complete Genomics并不出售测序仪,但用自己的测序仪来完成所有的内部工作。这让某些科学家质疑,但另一些却深受鼓舞。

速度和费用成为Complete Genomics的最大卖点。该公司并没有透露基因组测序的确切费用,但据称每个基因组的原材料费用低至1000美元。它的目标是在上个月推出市场,今年对1000个基因组进行测序,明年测序数量达到20000个。

Pacific Biosciences

在Complete Genomics做报告前的一小时,Pacific Biosciences的首席技术官Stephen Turner展示了大肠杆菌的完整基因组,并称每个碱基的平均读取了38次,准确率大于99.9999%。

Pacific Biosciences利用了单分子技术和DNA聚合酶,在反应的同时读取测序产物。尽管目前仪器的读取速度仅为3 碱基/秒,但它的目标是在2013年前实现三分钟读完人类基因组。它还有望实现更长的读长。Tuner表示大肠杆菌基因组的平均读长是586 bp,有些能达到2805 bp。某些科学家期望长读长能排除错误,让他们了解到难以读取的部分。

Pacific Biosciences打算在明年正式推向市场。同时,目前的测序技术,如Illumina、Applied Biosystems和Roche也正以惊人的速度制造数据,在单次几天的运行中产生相当于多个人类基因组的数据。速率不断增长的同时,费用也在下降。例如,Illumina在会议中表示它在今年年底能实现10000美元的人类基因组测序。

Helicos Biosciences

并不是每家测序公司都这么幸运。Helicos Biosciences制造的第三代测序仪就被测序错误所困扰。就在会议前几天,Helicos透露它的第一名顾客已经将测序仪退还。在这次会议上,该公司表示它已经拼接了线虫的基因组。但是它的历史问题和高昂的仪器费用,即使降低至99.9999万美元,与其他测序仪的50万美元左右的价格相比,仍然让许多科学家望而却步。

在会议前的研讨会上,来自多伦多安大略癌症研究所的John McPherson说出了大家的心声:“Helicos是单分子测序的先锋,但我认为他们还没有达到预定的目标。”但Helicos的首席技术官William Efcavitch却不认同这种说法,“关于我们不行的传闻太夸张了”。

许多科学家希望他是对的,他们期待着Helicos与其他公司继续竞争,以更低的价格获得更多的数据。一位科学家表示:“这种竞争是良性的。无论这些公司干得多好,我们都期望更多。”

(生物通 薄荷)

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