Illumina MiSeq与iSeq平台在病毒基因组测序中的性能比较研究：质量评估与应用前景

本研究针对Illumina MiSeq和iSeq平台在病毒基因组测序中的性能差异问题，通过系统比较SARS-CoV-2、诺如病毒和脊髓灰质炎病毒的测序质量、SNP检出率和组装指标，发现两者在% ≥ Q30、参考序列比对率和组装参数上表现相当，为实验室平台选择提供了重要依据，尤其适用于资源有限场景下的病毒监测与溯源。

　　

在病毒学研究领域，快速准确的基因组测序技术是追踪疫情暴发、开发疫苗和监测病毒变异的关键工具。Illumina公司的MiSeq和iSeq作为主流短读长测序平台，虽共享测序合成（SBS）核心技术，但在通量、成本和操作复杂度上存在显著差异：MiSeq专为中通量设计，而iSeq凭借低廉成本和简易操作成为资源有限实验室的首选。然而，两者在病毒基因组测序中的性能差异长期缺乏系统性评估——这正是美国疾病控制与预防中心（CDC）研究人员Rachel L. Marine团队在《Journal of Virological Methods》发表本研究的核心动机。

研究团队采用三类典型病毒样本（8例SARS-CoV-2鼻咽拭子、7例诺如病毒粪便样本和8株脊髓灰质炎病毒分离株），通过平行测序比较了平台性能。关键技术包括：Illumina双平台测序、Trimmomatic数据质控、Bowtie2序列比对、SAMtools变异检测及SPAdes基因组组装。样本处理严格遵循标准化流程，如诺如病毒RNA使用MagMax-96 Viral RNA Isolation Kit提取并经过dsDNase处理以去除宿主DNA干扰。

研究结果

Read Quality
测序质量分析显示，MiSeq与iSeq在配对读长的% ≥ Q30（质量分数≥30的碱基占比）指标上，诺如病毒和脊髓灰质炎病毒样本无显著差异（p ≥ 0.016），但SARS-CoV-2样本存在平台间统计学差异（p = 0.0078）。值得注意的是，脊髓灰质炎病毒的正向读长在MiSeq上质量更高，而反向读长在iSeq更优，提示平台特异性偏倚可能与读长方向性相关。

SNP Calling
单核苷酸多态性（SNP）检出一致性令人瞩目：SARS-CoV-2的43个位点中41个一致（95.3%），诺如病毒1,633个位点中1,628个一致（99.7%），而脊髓灰质炎病毒11个位点中9个一致（81.8%）。低一致性样本经复测验证为真实生物学变异，排除了技术误差。

Assembly Metrics
基因组组装关键参数N50和最大重叠群长度在两类平台间无统计学差异，证实组装完整性不受平台选择影响。例如脊髓灰质炎病毒在MiSeq和iSeq上的N50分别为28.5 kb和28.7 kb，最大重叠群均达7.4 kb。

讨论与意义
尽管iSeq采用单通道测序化学（单染料双成像）与MiSeq的四通道技术存在本质差异，但本研究证实两者在病毒基因组测序的核心质量指标上高度一致。这一发现具有三重价值：其一，为预算有限的实验室采用iSeq开展病毒监测提供了数据支撑；其二，解释了平台间差异主要源于样本类型而非技术本身，如SARS-CoV-2的质量波动可能与临床样本复杂度相关；其三，通过标准化分析流程（如统一使用Bowtie2和SPAdes），有效降低了技术偏倚对结果的影响。

研究同时指出局限性：脊髓灰质炎病毒SNP一致性较低（81.8%）提示对高变异病毒需增加测序深度。CDC团队在讨论中强调，该结论不构成官方推荐，但为全球实验室的测序策略选择提供了重要参考——尤其在传染病应急响应中，iSeq的快速部署能力可能成为关键优势。这项研究填补了病毒学领域平台比较的空白，其方法论框架也可扩展至其他病原体测序评估。