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基因測序的這些年
Part1測序平臺的發(fā)展歷程
1865年，Sanger提出的雙脫氧末端終止測序法后對于基因序列測定方法具有極///大的推動作用。隨后為了彌補一代測序通量低的缺點，通量更高的二代測序技術(shù)以及讀長更長的三代測序技術(shù)迅速發(fā)展起來。在此小翊為大家整理了從一代到三代測序平臺以及有代表性測序儀器的發(fā)展歷程。
圖1測序平臺的發(fā)展歷程
Part 2 二代測試的風(fēng)華年代
各大公司對于二代測序市場的競爭史相當(dāng)激烈的，目前在市場中占有穩(wěn)固地位的主要是Illumina、MGI（華大智造）以及Life Technologies的Ion Torrent（現(xiàn)隸屬于Themo Fisher公司）。下面我們對這三大測序平臺以及儀器進行簡單的梳理和介紹。
*——Illumina
Illumina公司創(chuàng)立于1998年4月，主要是以銷售微陣列芯片為主。2007年Illumina迎來了轉(zhuǎn)折點。Illumina以6億美元收購基因測序公司Solexa，從此進軍測序領(lǐng)域。依托于Solexa的基因測序技術(shù)推出了Illumina HiSeq-2000，并以此在測序市場站穩(wěn)了腳。
目前，Illumina作為//////大的基因測序制造商，占70%以上的*。如Illumina MiniSeq和Illumina MiSeq臺式系列測序儀以體積小、中通量等特點適用于微生物全基因組測序、靶向基因測序以及miRNA分析等測序場景（詳細(xì)測序儀信息如圖2）。而以Illumina HiSeq為代表的大型測序平臺有著高通量、適用于大型全基因組學(xué)等特點。
| 型號 | 大讀長 | 大輸出 | 運行時間 | 適用范圍 |
Illumina 平臺 | iSeq 100 | PE150 | 1.2Gb | 9.5~19h | 小型全基因組、靶向基因測序、miRNA和小RNA分析 |
Miniseq | PE150 | 7.5 Gb | 4~24h | 微生物全基因組、靶向基因測序、miRNA、小RNA分析等 | |
Miseq | PE300 | 15Gb | 4~45h | 微生物全基因組、靶向基因測序、16s宏基因組、miRNA、小RNA分析等 | |
NextSeq 500 | PE150 | 120Gb | 12~30h | 大型全基因組、全轉(zhuǎn)錄組、靶向測序等 | |
NextSeq 2000 | PE150 | 300Gb | 24~48h | 小型全基因組、外顯子組和大型Panel測序、單細(xì)胞圖譜分析、轉(zhuǎn)錄組測序 | |
HiSeq2500 | PE250 | 9Gb~1Tb | 6day | 大規(guī)模全基因組學(xué) | |
HiSeq 4000 | PE150 | 105~1500Gb | 1~3.5day | 生產(chǎn)級別的基因組學(xué) | |
HiSeq X Five | PE150 | 1800Gb | 不到3day | 群體規(guī)模的基因組學(xué) |
圖2 Illumina平臺測序儀一覽
二代測序之父的再創(chuàng)之作——Life Technologies Ion torrent
二代測序之父即Roche 454測序平臺的發(fā)明者Jonathon Rothberg在離開羅氏診斷之后創(chuàng)立了自己的公司并于2010年推出*基于半導(dǎo)體測序原理的測序平臺Ion Torrent。Ion Torrent延續(xù)了454測序平臺的部分血統(tǒng)，以油包水PCR為堿基信號的放大單元。Ion Torrent不需要昂貴的物理成像設(shè)備，成本相對較低。同時Ion Torrent平臺操作更為簡便，整個上機測序可在2～2.5h內(nèi)完成。其缺點在于芯片的通量不高，適合小型基因組和外顯子驗證測序。該測序平臺先后推出Ion Torrent PGM、Ion Torrent Proton以及Ion Torrent S5以彌補該測序平臺在測序通量上的不足（詳見圖4）。
| 型號 | 大讀長 | 大輸出 | 運行時間 | 適用范圍 |
Life 平臺 | Ion Torrent PGM | SE400 | 2 Gb | 3~7h | 重頭測序、線粒體測序、16s宏基因組、靶向重測序 |
Ion Torrent-Proton | SE200 | 1Gb | 2~4h | 全外顯子或全轉(zhuǎn)錄組 | |
Ion Torrent-S5/S5 xl | SE400 | 15GB | 45min~2h | 靶向測序 |
圖4LifeTechnolgies平臺測序儀一覽
*——MGI測序平臺（華大智造）
依托人類基因組計劃，1998年華大基因前身中國科學(xué)院遺傳研究所人類基因組中心成立。華大基因的成立奠定了中國在基因組學(xué)研究領(lǐng)域中的領(lǐng)///先地位，華大基因致力于人類健康服務(wù)事業(yè)和科技應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。2010年，華大購入Illumina HiSeq測序儀，成為測序通量大的基因組中心。華大基因于2013年成功收購Complete genomics。依托CG公司測序平臺原理并對其進行優(yōu)化與改進并推出了高通量測序儀MGISEQ-2000以及MGISEQ-200，從此MGI測序平臺躋身于世界測序市場。
| 型號 | 大讀長 | 大輸出 | 運行時間 | 適用范圍 |
華大平臺 | DNBSEQ-T7 | PE150 | 6TB | PE150<24h | NIPT、PGS、CNV、WES |
MGISEQ-2000 | SE400 | 1440Gb | ~38小時 | WGS、WES、轉(zhuǎn)錄組測序、法醫(yī) | |
MGISEQ-200 | PE150 | 150Gb | 10~66h | NIPT、PGS、CNV | |
MGISEQ-2000 FAST | PE150 | 330Gb | 12~37h | WGS、WES、mNGS |
圖5MGI平臺測序儀一覽
Part 3測序后浪三代強，二代死在沙灘上？
隨著基因檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，腫瘤早診早治和精///準(zhǔn)治療從以往遙不可及的夢想慢慢照進現(xiàn)實。與此同時，臨床的真實需求呼喚著檢測手段向著更精///準(zhǔn)、更靈敏、周期更短、成本更低的目標(biāo)不斷迭代和更新。因此三代測序技術(shù)應(yīng)運而生，Pacific Biosciences，Oxford NanoPore Technology、Ontera以及GeneMind（原瀚海）等公司先后推出第三代測序儀。Pacific Biosciences 公司的PacBioRS II使用單分子測序技術(shù)，具有長讀長（平均讀長達10Kb）、高產(chǎn)出、高一致性準(zhǔn)確度以及均勻覆蓋度等優(yōu)勢。Oxford NanoPore Technology 公司推出的采用納米孔測序技術(shù)的MinION測序儀除了具有更長的讀長外還能夠進行堿基修飾和結(jié)構(gòu)變異的檢測、進行實時監(jiān)控。GeneMind（原瀚海）公司推出以單分子熒光測序技術(shù)的測序儀GenoCare 1600是目前唯—一個被用于臨床的測序平臺。但三代測序技術(shù)也存在很多缺點如測序隨機錯誤率高、應(yīng)用時間短等，而在技術(shù)優(yōu)化、自動化工藝的發(fā)展遠(yuǎn)不及二代測序平臺。因此目前市場上主要應(yīng)用還是以二代測序平臺為主。
圖6三代測序儀一覽
翊圣與NGS的這些年
翊圣長久以來一直對高通量技術(shù)保持高度關(guān)注，并集中在基因組學(xué)和生物信息學(xué)等領(lǐng)域、有豐富經(jīng)驗的科學(xué)家成立了高通量測序相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)團隊。目前我們已經(jīng)擁有高通量測序上游樣本文庫制備的產(chǎn)品線，不僅可以向高通量測序用戶提供優(yōu)質(zhì)的建庫產(chǎn)品和完整的樣本建庫方案，同時還可以根據(jù)客戶需求定制化開發(fā)測序相關(guān)產(chǎn)品。
