第三代单分子测序仪Heliscope应用 具有成本及速度优势？

　　螺旋生物科学公司——第三代测序技术开发者，已经利用Heliscope单分子测序仪对首例人类个体基因组进行单分子测序研究。于八月十日发表在《Nature Biotechnology》杂志上的一篇论文中就此方法进行了描述，并且透露所使用的样本DNA来自于Helicos公司技术创始人Stephen Quake博士。Quake是继James Watson、Craig Venter之后第三位DNA测序的非匿名样本个体。Watson和Venter分别带领“人类基因组计划”和塞莱拉公司两大团队对公布于2001年的第一个人类基因组草图进行阐明。

　　如果目前基因组测序工作费用的最大目标是1000$/人，Helicos离那个目标还很遥远，单独试剂就大约花费48000$，这还不包括对测序仪本身的资本投资费用——接近一百万美元。Helico总裁Stephen Lombardi告诉Instrument News，Helicos测序技术发展的重要意义在于此次测序工作是借助于斯坦福癌症研究中心独立的基因组实验室两周内完成的，而非借助于测序中心的一整套基础设施。

　　Helicos单分子测序仪技术原理是利用合成测序理论，将样本DNA数以百万的单链分子绑定在该仪器特有的没有背景荧光的玻璃表面，通过加入荧光标记的核苷酸(一次加入四种核苷的一种)和聚合酶到单分子阵列中，核苷酸会结合到它的特异性接收位点上。激光激发结合上的核苷的标记，使标记物释放出荧光，相机以15毫秒速度快速扫描整个阵列，检测特异性结合到片断上的碱基。在此之后，结合的核苷酸对会被移除，同时通过重复加入标记核苷酸进行循环反应。

　　与Illumina/Solexa和Life Technologies/ABI的第二代测序仪一样，Heliscope产品具有很短的读长。与Illumina公司仪器一次读100个碱基相比，Helicos限制其读长平均为32个碱基，因为读长超过70个碱基就要考虑提高技术工艺水平。

　　然而，生命科技的基因系统部门的科学运营资深总监Kevin McKernan告诉Instrument News：“论文中提到的基因测序方法只获得90%基因组，而利用目前这种测序技术可以达到96-99%。”这是由于收集大分子量基因片段非常困难造成的，测序读取片段越短，这个工作的困难越大。此外McKernan讲到，在论文中所提到的高错误率使得Helicos技术在人类测序市场中遥遥领先。

　　Illumina刚开始提供一种全人类基因组测序服务，费用为48000美元;所以在测序费用方面，Helicos也具有优势。然而，Lombardi解释说：“我们目前正努力削减50倍的成本，以使我们在两年到两年半得时间内，能够推出费用仅为800美元人类全基因组测序服务。”这个目标将通过增加化学产量、加大仪器玻璃表面阵列密度和读取片段长度来实现。“所有这些措施将试剂成本降至800美元以下。”他补充到。

　　而且此处有一个优势，第三代测序仪器已经超越第二代仪器：它不需要扩增建立DNA库，从而切断了数据结果中潜在错误的来源。Lombardi表示：“如果在同等性能和价位条件下的两个仪器间做选择，任何科学家都将选择非PCR扩增的方法。”在经历AB公司人类基因组计划测序技术研究组技术攻关的关键时期之后，Lombardi理解了PCR的重要性，此外基于毛细管电泳技术的测序方法加速了Sanger测序方法发展。

　　其他第三代测序市场参与者包括Pacific Biosciences、Complete Genomics 和Oxford Nanopore公司;其中一些公司是由于所提供的整体人类基因组测序服务费用接近20000美元而为人熟知的。Illumina已经在今年早期对Oxford Nanopore进行了产权投资(见Instrument News 1(1)3)，而通过ABI 在2005年对Visigen公司的收购，Life Technologeies步入第三代技术的正轨。

　　罗氏旗下从事测序行业的454科技公司CEO，Chris Leod不认为近来HELICOS发布的公告将产生任何商业效应。他告诉Instrument News，他将不发表任何关于Heliscope技术性能的评论，它属于第四代全人类基因组测序技术。“并且其在质量、成本或者速度方面均没有显著的优势。此外，我也不确定单分子测序会有一定市场。当然，单分子测序方法消除了因PCR扩增产生的错误源，而这直接影响到整个测序结果的错误率，以及如何对这些错误分类。”他补充说。

　　备注：仪器信息网译自Life sciences – technology, August 2009