迈向1000美元的基因组测序

　　

1000美元的基因组测序指日可待？Archon 基因组学X大奖的争夺将在2013年初正式展开。参赛团队若能在30天的时间内，准确测定100位百岁老人的基因组序列，每个基因组的测序成本不超过1000美元，且错误率不高于1/100万，即可赢得1000万美元的奖金。

尽管X大奖竞赛明年初才能见分晓，但在过去的一年中，DNA测序正在朝1000美元这个方向飞速发展，测序价格的下降催生了多项研究成果，并且测序已从研究型的实验室逐渐转入临床。

高通量测序仪的性能一直在不断提高。目前通量最高的HiSeq 2000系统每次运行能获得600 Gb的数据，从而降低了大型测序项目的测序成本。过去，测序仪的读长一直被人诟病，如今，这方面也终于有了明显改善。罗氏454 GS FLX+系统能够产生高达1,000 bp的测序读长，赶超了传统的毛细管电泳测序法。第三代测序仪PacBio RS更是将读长创纪录地提升到2700 bp，让人咂舌。

2011年5月，借助国外学者绘制的高通量测序仪分布图，生物通曾做过统计，中国拥有199台高通量测序仪，在数量上位列世界第二，仅次于美国。与美国的分布广泛不同，中国的高通量测序仪主要集中在三个地区：深圳、北京和江浙沪地区。作为全球规模最大的基因组研究中心，华大基因拥有166台高通量测序仪。

凭借这么多台测序仪以及数千名研究人员的共同努力，华大基因取得了丰硕的成果。截至2011年7月，华大基因及其合作伙伴共启动了505种动植物基因组测序项目，水稻、熊猫、黄瓜、家蚕及蚂蚁的基因组研究成果分别已在《科学》和《自然》等杂志上发表，而牡蛎、半滑舌鳎、阿拉伯骆驼、石斑鱼、朱鹮、浙东白鹅等物种的测序工作已经完成。

DNA测序作为一种基因组学工具，正被用于对付疾病爆发。这个夏天，德国爆发了严重的大肠杆菌疫情，3500人感染，50人死亡。全世界多个研究小组迅速调动他们的实验室，对这种细菌基因组进行测序和分析，在几天之内找到有效的治疗方案。

来自华大基因、德国哥廷根大学、美国/丹麦小组的研究人员及其他都利用了不同的技术对细菌进行测序，而每一种技术都有其自身的优势。利用Life Technologies的Ion Torrent个人型操作基因组测序仪（PGM），德国和中国的研究人员能够在3小时内测序，并在5天内开发出诊断检测。随后研究小组发布了多名研究人员分析出的原始数据。

而美国/丹麦小组则利用Pacfic Biosciences的技术来对细菌测序。尽管PacBio的仪器耗时略长，但他们获得了更长的读取。研究小组将此次爆发菌株的基因组与其他大肠杆菌菌株进行比较，构建了一个系统发育树，并确定此菌株（O104:H4）是从未出现过的，携带了志贺氏毒素。

而来自美国贝勒医学院的研究人员在《科学-转化医学》上，讲述了他们如何利用全基因组测序来改善一对患病双胞胎的诊断与治疗。这对双胞胎患有患有多巴反应性肌张力失常（DRD）。这是一种临床上很复杂的运动障碍，通常用L-多巴（多巴胺的前体）治疗。

基因组信息显示，该对双胞胎的乌蝶呤还原酶基因（SPR）有遗传突变。由于SPR突变抑制了信号通路中辅助因子的产生，影响了多巴胺和血清素的生成，研究人员认为，这类患者应该用多巴胺和血清素前体来治疗。实际上，当医生在治疗方案中加入血清素前体5-HTP时，两个孩子的多巴反应性肌张力失常症状确实得到了改善。

这是一个让人振奋的例子，表明基因组测序在临床上的巨大前景。测序技术能够一次性检测出几乎所有的基因组突变，由此可为制定出针对特异性生物化学信号的治疗策略指明方向。专家预计，在未来的3-4年内，90%的单基因缺陷性疾病均能通过这一技术得到解析。

然而全基因组测序目前面临的一个问题是价钱过于昂贵。上面那对双胞胎的基因组测序费用达到6万美金，且花费了长达2个月的时间。研究人员认为如果每个病人的测序费用能降至1000美元，这一技术将获得更广泛的应用。我们衷心期盼这一天早日到来。（生物通 薄荷）

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