【綜述】2016年新一代測序技術

　　新一代測序幾乎影響了生物學領域的每一個角落，科學家們用這一技術測序基因組、評估遺傳學變異、定量基因表達、研究表觀遺傳學調控和探索微觀生命。新一代測序市場如今異常繁榮，但開發者們并沒有停下自己的腳步。在最近的基因組生物學技術進展年會（AGBT）上，各大公司紛紛推出了自己的新產品。這些創新旨在推動新一代測序的進一步普及，讓樣品制備成為日常的流水線工作。

　　Illumina

　　一月中旬，Illumina公司的測序產品線增加了新成員。這是一款簡單經濟的新測序平臺——靶向測序系統MiniSeq。MiniSeq系統基于Illumina現有的測序技術，能開展各種DNA和RNA靶向應用，從單基因測序到通路測序。這款儀器比MiSeq小44%，2x150 bp雙端運行能產生7.5 Gb的數據。

靶向測序系統MiniSeq、MiSeq、NextSeq

　　作為Illumina公司新的入門級測序儀，MiniSeq準備在本季度開始發售。該產品的目錄價為49,500美元，大約是MiSeq價格的一半。Illumina公司還提供了多種高通量和中通量試劑盒供客戶選擇。據介紹，MiniSeq將在“低價格、低通量”的領域開辟一個新的市場，特別適合分子病理學家、轉化和臨床研究人員、以及小型實驗室。

　　Illumina公司的CEO Jay Flatley還在AGBT上介紹了一項名為螢火蟲的計劃，公布了他們正在開發的半導體測序系統。該系統包含兩個盒子，一個用于文庫制備，一個用于測序。這套系統可以直接放在桌面上，使用iPad作為用戶界面。

　　半導體測序系統每次運行可產生1.2 Gb的數據，將是“最完整的測序儀”。這套系統準備在2017年下半年上市，售價將低于30,000美元，每個樣品的耗材成本接近100美元。它將是眾多市場的理想選擇，包括科研、腫瘤學、傳染病、遺傳病和生殖保健。（參考：Illumina宣布推出迷你測序儀和半導體測序計劃）

　　Pacific Biosciences

　　Pacific Biosciences公司在去年九月份發布了自己的新測序儀，Sequel系統。Sequel仍然采用PacBio經典的長讀取技術，但體積和重量僅為PacBio RS II系統的1/3左右，價格也降低了一半（目錄價$350,000）。由于ZMWs數量從15萬提升至100萬，Sequel產出的數據通量提升到了RS II的七倍左右，Pacific Biosciences公司的Jonas Korlach介紹道。

Sequel系統

　　能用RS II的實驗同樣也能在Sequel系統上運行，只不過速度更快價格更便宜，Korlach指出。Sequel系統還能搞定那些用RS II顯得有點慢或者有點貴的研究，比如從頭裝配植物和動物的參考基因組，以及群體遺傳學研究。

　　從一月份發布的數據來看，Pacific Biosciences公司在2015年年底已經接到了49臺Sequel系統的訂單，其中40%來自新客戶。據介紹，該公司在2016和2017年會進一步增加讀長和改進上樣系統，預計使全基因組測序成本降低至9,000美元。公司計劃在兩年內將芯片密度從目前的100萬個提高至400-800萬個ZWM，這將進一步降低測序成本。（參考：PacBio已售出49臺Sequel測序儀）

Thermo Fisher Scientific

　　去年九月，賽默飛世爾公司新推出了Ion S5和Ion S5 XL系統。這也是該公司收購Life Technologies以來首次擴展測序產品線。這兩個測序產品組成了Ion Torrent的中端產品線，其價格和通量介于Ion PGM和Ion Proton之間。

Ion S5系統

　　據介紹，Ion S5和Ion S5 XL的主要差異在于數據分析速度。Ion S5系統適合對周轉時間沒有要求的基礎或轉化研究，而Ion S5 XL適合那些需要更快周轉或更高通量的臨床研究。賽默飛世爾公司為這兩個測序系統提供了三款Ion芯片（Ion 520、530和540芯片），能夠在2.5小時內產生5M至80M測序讀取。Ion S5和Ion S5 XL在數據產出方面高于Ion PGM，與Ion Proton相當。

　　Ion S5和Ion S5 XL采用即插即用的試劑，簡化了測序儀的設置和相關操作。系統每次運行的手動設置時間只需15分鐘，賽默飛世爾公司的Andrew Felton指出，不過用戶通常在五分鐘內就能搞定。配合Ion Chef文庫制備和克隆擴增系統，整個測序流程的手動時間不到45分鐘，只有兩個移液步驟。“我們相信，就手動操作步驟和時間而言這是行業里最佳的工作流程，”他說。（S5售價為$65,000，搭配Ion Chef總價為$120,000。）

　　Thermo的S5 and S5 XL主要針對臨床和轉化醫學市場（特別是腫瘤學），也適合法醫鑒定、宏基因組學和食品檢測等應用。（參考：賽默飛重磅推出Ion S5 和 Ion S5 XL兩款NGS系統）

輔助產品

　　Advanced Analytical Technologies公司（AATI）一月份發布了一款新的DNA片段分析儀（Fragment Analyzer），INFINITY。AATI的片段分析儀以毛細管電泳為基礎，利用熒光染料評估樣品中的核酸。該產品既能對NGS文庫進行定性和定量評估，也能分析基因組DNA、大片段DNA、小RNA和microRNA。INFINITY系統整合了負責進樣的機械臂，實現了整個流程的進一步自動化。

INFINITY DNA片段分析儀

　　BioChain公司在2015年年底推出了測序對照產品CancerSeq。這是一套來自臨床的FFPE（福爾馬林固定石蠟包埋）腫瘤樣本，該公司的Bingfang Huan介紹到。經過了NGS鑒定，這套樣本含有67個癌癥相關基因的突變。從事臨床研究的用戶可以將其作為陽性對照，驗證自己的提取和測序程序。

　　這一產品是BioChain公司測序了五百多個FFPE樣本的結果，因為FFPE樣本的DNA質量參差不齊，很多樣本的測序結果并不理想。現在該公司正在擴大自己的產品線，希望覆蓋罕見基因融合和易位。這樣的樣本特別難找，“一般用戶不可能開發到這樣的內參，” Huan說。

　　羅氏NimbleGen也用新產品拓展了自己的SeqCap靶向測序產品線。SeqCap EZ MedExome捕獲試劑盒基于最新的人類參考基因組（hg38），能捕獲大約38 Mb的片段，包括完整的外顯子組。該產品經過特殊設計以確保捕獲那些醫學相關的區域，羅氏的Mike Leous指出。

　　羅氏NimbleGen還提供有針對DNA甲基化的表觀遺傳學SeqCap試劑盒，以及靶向捕獲特定RNA的SeqCap試劑盒。靶向捕獲RNA可以幫助研究者們研究那些豐度較低的轉錄本。“傳統RNA-seq的大多數讀取消耗在與研究無關的高表達轉錄本上，”Leous解釋道。

　　前不久，10X Genomics公司發布了GemCode?的升級版，Chromium?系統。GemCode是一套分子條形碼和分析系統，由儀器、試劑盒和信息學軟件組成。該系統將大片段DNA（平均 100kb）分配到凝膠珠里，然后用特殊oligo標記這些片段。對這些oligo和DNA進行測序，就可以用分析軟件重建出準確的長距離基因組信息。GemCode可以和Illumina測序儀搭配使用，幫助人們獲得長達10 kb的片段信息。（參考：The Scientist：2015年度十大創新產品）

　　Chromium?系統是GemCode的升級版，主要是在GemCode的基礎上整合了單細胞測序。該系統支持單細胞測序、全基因組從頭裝配、靶向測序和變異檢測，可進行包括RNA-seq在內的多種應用。每次實驗可分析1000至10000個細胞，增加了檢測稀有細胞的靈敏度和準確度。

　　2016年相信我們會迎來NGS領域的更多驚喜。新儀器、新試劑和新軟件的不斷涌現，將使基因組分析向全世界的所有研究者敞開大門。