DNA芯片技術和RNA測序有啥不同？

 日本推理小說家東野圭吾的作品《白金數據》中描述了這樣一個未來世界：日本政府秘密建立名為“白金數據”的數據庫。該庫搜集了全國人民的DNA數據，通過對犯罪分子留在現場的毛發、體液等證物進行比對，警方可以高效、快速、準確鎖定真兇。借助“白金數據”的幫助，一個檢舉率100%、冤案率0%的理想法制社會構建完成。技術的發展可以改變人類的生活，小說的情節雖然是虛構的，但隨著技術的不斷發展和進步，相信這樣的一個未來世界終究會到來。
 
    小說中所謂的DNA技術大概就是DNA芯片技術，芯片技術是基因組表達分析的研究手段。在這一技術最輝煌的時期，準備研究基因表達模式的人都會想到使用芯片。不過隨著測序成本的直線下降，RNA測序（RNA-seq）成為了越來越受歡迎的轉錄組分析方法。
 
那么DNA芯片技術和RNA測序有啥不一樣？
 
DNA芯片關鍵是“篩”！
 
    DNA芯片是通過微加工技術，將數以萬計、乃至百萬計的特定序列的DNA片段（基因探針）有規律地排列固定于2c㎡的硅片、玻片等支持物上，構成一個二維的DNA探針陣列，與電子計算機上的電子芯片十分相似所以被稱為基因芯片。通俗地說，DNA芯片就像一塊三維的地圖，上面各種特異的探針就是不同的地方，你想去哪里就按圖索驥找到特定的位置。
 

 
    基因芯片技術應用領域主要有基因表達譜分析、新基因發現、基因突變及多態性分析、基因組文庫作圖、疾病診斷和預測、藥物篩選、基因測序等。美國總統克林頓在1998年1月的國情咨文中指出：“在未來的12年內，基因芯片將為我們一生的疾病預防指點迷津”。
 
RNA 測序關鍵是“測”！
 
    RNA 測序（RNA-seq）即轉錄組測序技術，就是把mRNA、小RNA和非編碼RNA等或者其中一些用高通量測序技術把它們的序列測出來。反映出它們的表達水平。RNA-Seq可進行全基因組水平的基因表達差異研究，具有定量更準確、可重復性更高、檢測范圍更廣、分析更可靠等特點。除了分析基因表達水平，RNA-Seq還能發現新的轉錄本、SNP和剪接變體，并提供等位基因特異的基因表達。
 

“生命雜志”的解讀流程
 
   如果將某一個物種的基因組比喻成該物種的“生命的讀本（book of life）”，那么轉錄組就可比作“生命雜志（newsstandof life）”。RNA 測序技術：就是一霸道總裁把報刊亭里的所有雜志（RNA）全都買回去，然后把所有的雜志全都放進碎紙機里，使其成為一大堆碎紙條，然后由一大幫手下來整理碎紙條（現實生活中的計算機程序開發人員），將碎紙條還原成一本本的雜志。還有一群統計狂熱分子也跑來湊熱鬧，他們組織了一場比賽，看看哪些人整理碎紙條的效率最高，準確率最高，能夠又快又好地還原出雜志的本來面目（轉錄組基因序列）。這個整理、拼接碎紙條的工作就是“轉錄子重建”工作，而轉錄子重建工作的重點內容之一就是將RNA測序得到的片段信息與該RNA來源細胞的基因組對應起來。
 
RNA-seq——繼往開來的領路人
 
    Life is like a box of chocolates：you neverknow what you’re gonna get.（生活就像一盒巧克力，你永遠也不知道下一個你會拿到什么。）就像《阿甘正傳》的經典臺詞所傳達的那樣，RNA 測序是繼往開來的領路人，因為在探索性研究和非模式生物研究中，RNA-seq的轉錄組分析是無偏好的，可以揭示新剪接點、小RNA以及芯片漏掉的新基因。它是一個理想的研發平臺，能夠獲得轉錄本序列并在此基礎上發現突變和融合轉錄本。
 
    就像“大家一起來找茬”這種小游戲，找出兩幅圖的不同之處，點錯會扣分，點對就得分，芯片分析就是依賴于已知的基因組信息確定未知的基因組信息，這也是該技術的最大局限。
 
RNA-seq——更加靈敏，可減少漏網之魚
 
    研究指出，在檢測豐度較高的基因時，RNA-seq和芯片的結果基本一致。但在檢測表達水平低的基因時，RNA-seq更加準確。為什么？
 
    當基因低水平表達時，芯片中結合探針的cDNA發出較弱的熒光，難以壓倒背景熒光。對于RNA-seq而言，覆蓋度越高能檢測的轉錄本水平就越低，沒有絕對的下限。當然，RNA-seq也沒有絕對的檢測上限。而芯片在檢測表達量很高的基因時，可能會出現飽和。
 
然并卵，姜仍是老的辣！
 
    盡管RNA-seq有那么多的優點，大家對芯片仍是情有獨鐘。那是因為，相比較于RNA-seq，芯片技術更加成熟，尤其是樣本量比較大的研究。芯片在臨床研究中也很吃香，因為它的數據處理又快又簡單。芯片能提供高度一致的數據，分析軟件也相當成熟。通過分析成百上千的樣本，基因和miRNA的表達特征已經被賦予了臨床上的診斷價值。
 
    MitoGenetics公司的Kirk Mantione就是鐘情于芯片技術的典型例子。他說“我會一直使用芯片，其結果更容易解讀。”
 
    Mantione使用芯片對自己開發的藥物進行評估，在細胞系和動物中分析這些藥物對基因表達的影響。芯片可以快速給出結果，展示藥物對特定基因的作用。不過Mantione也希望用RNA-seq研究那些還不成熟的生物模型，或者尋找之前沒有發現的轉錄本多態性。
 
    對芯片仍是情有獨鐘有時候只是想要對新數據和舊數據進行比較，因為所有的數據以同樣的方式獲得，比較起來自然更為容易。
 
精明做法：強強聯手，效果翻倍！
 
    Affymetrix公司建議大家先用芯片快速篩查大量樣本，然后用這些結果指導RNA-seq。此外，芯片也可以用來驗證RNA-seq的數據。