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　　從二代到四代：基因測序顛覆你對世界的“想象力”

導讀:從科研領域的全基因組測序（WGS）到臨床應用的無創(chuàng)產前基因檢測以及高血壓個體化治療檢測,，基因的作用和重要性日益凸顯,，正在不經(jīng)意間以其巨大的力量改變著人們的生活,，使人類對自然和自身的認知進入到了一個新的層面,。

被改變著的世界

如今,，基因測序概念在國內已經(jīng)并不陌生,。

從科研領域的全基因組測序（WGS）到臨床應用的無創(chuàng)產前基因檢測以及高血壓個體化治療檢測,，基因的作用和重要性日益凸顯,，正在不經(jīng)意間以其巨大的力量改變著人們的生活,，使人類對自然和自身的認知進入到了一個新的層面,。同時，個體化醫(yī)療概念的興起,，激發(fā)了人們對基因測序的需求,，也使得基因測序商業(yè)化、大眾化的意愿成為了科研界和臨床應用界的共識,。

但顯然,，第二代基因測序技術已經(jīng)不能滿足人們對基因測序的想象。

第二代測序技術

2001年,，人類基因組計劃（Human Genome Project,，HGP）宣告完成。這項由美國,、英國,、法國、德國,、日本和中國六個國家共同參與,，歷經(jīng)十年，耗資數(shù)十億美元的人類基因組計劃,，成為了人類基因研究史上一個重要的里程碑,，但也使得出現(xiàn)一種更加先進、更快速的,、高通量的測序技術成為了科研人員的統(tǒng)一訴求,。

于是，基于大規(guī)模平行測序（massively parallel sequencing）思想的第二代基因測序技術（next-generation sequencing,，簡稱NGS）應運而生,。

第二代測序技術的出現(xiàn)，使得基因研究領域快速發(fā)展,，測序成本也大大降低,。根據(jù)資料顯示,，全基因組測序在2001年時需要耗費一百萬美元，而在第二代測序技術的幫助下,，2011年已經(jīng)下降到1萬美元,。借此浪潮，著名的測序設備生產商Illumina公司也異軍突起,，股票價格由2001年的15.94美元,，上漲到如今的168美元，最高漲幅23.74倍,，市值達217億美元,。

但如今的第二代測序技術也面臨著諸多問題，一定程度上阻止了基因測序的大眾化趨勢,。

首先,，第二代測序技術測序平臺和測序成本仍然十分高昂，儀器普遍高達40-70萬美元,，而一個全基因組測序至少需要2000-5000美元,，同時花費幾周的時間；第二代測序技術依賴于基因樣品的擴增過程,，大量的洗脫過程即增加了成本和樣品制備的時間,，也容易出現(xiàn)錯誤累積；第二代測序技術普遍讀長為150-400bp,，無法滿足更高的科研需要；大量的數(shù)據(jù)拼接工作和光學讀取導致的大體量數(shù)據(jù),，讓分析變成了耗時耗力的工作,。

現(xiàn)在，第二代測序技術已經(jīng)處于市場發(fā)展的中后期階段,，其不足性將在未來更加明顯,。羅氏公司也已決定于2016年停止其第二代測序平臺454的生產。

那么什么樣的技術才能“擔當”起人們對基因測序領域的期望,？

第四代測序技術成為了眾多人心目中答案,。

第四代基因測序技術

第四代測序技術，又稱納米孔測序技術,，其原理十分容易理解：分子在通過納米孔道時,，會對通過納米孔的電流，或橫穿過納米孔的電流（隧穿電流）產生影響,，而每種不同的分子通過時,，對電流產生的影響具有可區(qū)別的差異。于是利用這種差異,，納米孔測序技術就可以識別基因中堿基（對）的排列順序,。

相比于前面三代測序技術,，第四代測序技術是真正實現(xiàn)單分子檢測和電子傳導檢測相結合的測序方法，完全擺脫了洗脫過程,、PCR擴增過程,。作為最有希望實現(xiàn)1000美元基因組甚至100美元基因組的技術，納米孔技術具有超高讀長,、高通量,、更少的測序時間和更為簡單的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了從低讀長到超高讀長,、從光學檢測到電子傳導檢測的雙重跨越,。

一旦第四代測序技術投入市場，將有望在幾小時內以幾百美元的成本完成全基因組測序,。

也正因此,，眾多基因測序公司和投資人都把目光聚焦在了第四代測序領域。今年6月,，羅氏公司以3.5億美金價格收購了美國納米孔測序公司Genia Technologies,；同在6月，羅氏公司聯(lián)合風投共同投資美國納米孔測序公司Stratos Genomics 1500萬美金,。羅氏公司還與IBM公司共同研發(fā)固態(tài)納米孔技術,。而Illumina和Lifetech也在著力發(fā)展或投資納米孔測序技術。

如今的基因測序領域,，充滿著未知和期待,。就和六七十年代的電腦和互聯(lián)網(wǎng)一樣，沒有人能說清楚它什么時候會爆發(fā),。但我們可以想象,，未來的某一天，借助第四代測序技術的力量,，我們可以在幾小時內破解自己的基因密碼,；醫(yī)生可以根據(jù)患者的基因信息來輔助診斷，制定個體化用藥方案,；我們的健康和生活也將因此發(fā)生巨大變化,。

來源：生物探索