快速序列式仪

日本研究人员在6日的英国《自然纳米技术》杂志网络版上发表论文说，他们开发出只需少量DNA(脱氧核糖核酸)就能快速解读其碱基序列的新技术。这将有助于提高基因诊断、犯罪侦破等工作效率。 　　日本大阪大学产业科学研究所田中裕行等研究人员利用能在真空中以千分之一秒速度喷射液体的喷雾器，将含有微量DNA的水溶液喷射到铜板上。为使水溶液更容易附着到铜板上，研究人员令铜板倾斜45度，喷射后再冷却铜板。这时，在细胞内呈螺旋状的DNA就会在铜板上伸展开并停留在铜板上。这样一来，研究人员利用“扫描隧道显微镜”就很容易观察DNA的碱基序列。

&ldquo 古代剑客和高手狭路相逢，假定这个对手是天下第一剑客，你明知不敌该怎么办?是转身逃走还是求饶?当然不能退缩，要不你凭什么当剑客?这就对了，明知是个死，也要宝剑出鞘，这叫亮剑，没这个勇气你就别当剑客。倒在对手剑下算不上丢脸，那叫虽败犹荣。&rdquo 　　&mdash &mdash 摘自电视剧《亮剑》 　　尽管近年来大家对于基因测序的关注越来越高，中国作为全球人口最多的国家，在这一领域也表现出了巨大的市场潜力，单就产前诊断这一应用领域的市场，据估算就在150亿元左右。然而，面对这样一块大蛋糕，据不完全统计，中国现在有上百家企业提供基因测序服务，但是基因测序仪器的主要供应商却只有Illumina和Life Technologies(现被Thermo Fisher公司收购)这两家。而且这两家供应商不仅垄断着中国的市场，它们在全球基因测序仪器市场的占有率也接近90%。 　　面对如此强劲的竞争对手，国内依然有数家单位多年来执着于基因测序仪的研发。就在今年4月，由中国科学院北京基因组研究所和吉林中科紫鑫科技有限公司联合开发的新一代基因测序仪样机正式亮相。 　　国产化任重道远 　　由于处于垄断地位，国外的基因测序仪器及试剂在中国的售价往往高于本国，在国外进行整个测序的费用在中国也许只够买试剂。作为全球最大的基因测序仪器试剂供应商，Illumina的试剂价格每年在全球涨价4%。华大基因曾在2010年购买了128台Illumina的HiSeq 2000测序仪，但却因为试剂价格的原因，和Illumina的合作逐渐疏远。之后华大基因收购了美国Complete Genomics(CG)公司，并开始了和Life Technologies的合作。 　　中国科学院北京基因组研究所DNA序列测定技术研究开发中心任鲁风博士说：&ldquo 对我们来说，要改变受制于人的市场格局，并且为国内用户提供高性价比的产品，实现基因测序仪国产化十分重要。&rdquo 任鲁风与国产新一代基因测序仪样机 　　说到北京基因组所和紫鑫药业的合作，虽然他们是在2013年10月29日的国际基因组学大会开幕式现场签订《测序仪项目产业转化投资意向书》，共同开发基因测序仪。但实际双方从2010年开始，就在中国人参基因组计划中开展合作。或许正是由于前期合作所建立的信任，以及对于基因测序市场前景的乐观看法，促使紫鑫药业敢于投入大量资金，力促基因测序仪的国产化。据介绍，在这个项目当中，中科紫鑫计划投资金额达到1亿元，前期投资2000万已经到位，并计划今年在吉林建设年产量在500-1000台的基因测序仪生产线。 　　与用户结合的产品研发之路 　　该新一代基因测序仪采用了焦磷酸发光测序技术，采用的是与Roche454类似的基因测序技术，测序读长现在可突破750bp，进一步优化处理后，可达到1000bp，单次测序最大通量为400M，最多可获得40万条reads。任鲁风说：&ldquo 2011年，我们就用该产品样机进行过细菌测序，并发表了文章，国内到现在还没有哪家单位像我们这样&lsquo 秀&rsquo 过自己的仪器。&rdquo 　　据了解，该基因测序仪的芯片还有数据分析软件等都将实现国产化，其成本低于进口设备的1/3以上，应用成本低于进口设备的1/5以上。该仪器现已经获得了8项授权专利，主要集中于原理技术，今年还计划要提出100项专利申请。 　　任鲁风介绍说：&ldquo 这台仪器样机研制成功后，最早是和一家制药企业合作，分析了某种工程菌的序列信息。今年下半年我们计划完成中试工艺的研发，推出20台试用机，在包括医疗、检验检疫、疾病防控、高校、科研院所等20家应用单位进行免费的测试使用。测试工作主要包括对系统性能的优化和改进，以及根据应用领域的不同进行应用产品的共同开发，即在基础试剂产品的平台上衍生出一系列专用型试剂产品，并开发相应的数据分析算法和数据库，实现测序技术实践应用的全面解决方案。&rdquo 　　让20家单位试用，除了产品开发的需要外，任鲁风说：&ldquo 我们希望让大家来评价这台仪器到底好用不好用。国产仪器总是要有一个被用户认可的过程，我们最需要做的就是尽力提高仪器的稳定性，让用户认可。有很多国产仪器一开始做就粗制滥造，直接打击了用户对国产仪器的信心。&rdquo 　　目前市场上的主流第二代测序仪只能对扩增后的序列进行并行测序，因而能够对单个DNA分子进行测序的第三代基因测序仪，得到众多研究单位的关注。对此，任鲁风表示：&ldquo 第三代基因测序仪有着更快的数据读取速度，我们也曾想过开发这类仪器，但是后来还是打算先不做。因为该技术有一个严重的缺点，测序的准确性不足，目前还只有85%左右。所以我们接下来的计划还是以第二代测序技术为主，明年我们将开发采用半导体技术测序的仪器，读长可突破2000bp，原始准确率达到99.9%，成本也将进一步降低。如果顺利，预计2016年底能出样机。&rdquo 国产新一代基因测序仪团队人员合影 　　市场很大，责任更大 　　基因测序的市场可以说无限大，而对于临床诊断这一基因测序仪的主要应用领域，虽然有着潜在的市场，但目前的情形却不容乐观。美国FDA去年年底暂停了个人基因检测服务公司23andMe的健康分析业务，国家卫计委和食药监总局在今年春节后也叫停了基因测序仪的临床应用，宣布包括产前基因检测在内的所有医疗技术需要应用的检测仪器、诊断试剂和相关医用软件等产品，如用于疾病的预防、诊断、监护、治疗监测、健康状态评价和遗传性疾病的预测，需经食品药品监管部门审批注册，要求相关产品都进行严格的申报，拿到注册证后才能应用于临床。 　　&ldquo 临床诊断的市场很大，但是责任也很大，可以说临床无小事，所以我一直对进入这一应用领域不是很积极。目前，我国基因测序仪应用于临床诊断还没有标准，大家所用的技术、方法、设备、试剂都没有经过CFDA的认证，这样风险也很大，所以国家叫停是必要的。&rdquo 任鲁风说道。 　　面对国家的叫停，为了加快审批注册的速度，Illumina和Life Technologies都选择和国内的测序服务公司合作进行贴牌生产，如：Illumina正在同贝瑞和康合作生产新型测序仪，Life Technologies则与华大基因及达安基因合作开发基于Ion Proton测序平台的新产品。这种模式的产品虽然用的是国外的仪器及技术，但申报CFDA走的却是国产仪器设备的通道，申报与审批相对比较快。如果进展顺利，国内这种仪器设备的正常审核时间约为1-1.5年。 　　由于基因测序仪是开放平台，可以开展几乎全方位的各种临床测序应用，在医院采购后，就很难短期内被替换掉了。当国家叫停基因测序仪的临床应用时，我们还曾揣测除了整顿基因测序的临床应用市场外，也许还另有深意。趁国家叫停基因测序之际，恰好有利于国内相关企业实现产业化，弥补其进入市场较晚的劣势。然而，面对进口仪器的这种 &ldquo 国产化&rdquo 进攻策略，国产测序仪的劣势就更明显了，如果错失时机无疑将付出更大的代价。 　　任鲁风说：&ldquo 我们以前总说狼来了，这回是狼真来了。大家一直在说国产，结果叫来一群披着国产仪器外衣的狼。当然，这也给我们更大的压力和动力去做好我们的基因测序仪。&rdquo 采访合影 （中为北京基因组研究所DNA序列测定技术研究开发中心常务副主任任鲁风） 　　后记 　　在本文将要完稿时，笔者得到消息，2014年6月25日紫鑫药业发布公告称与中科院北京基因组研究所合作的基因测序仪产业化项目再向前推进一程。紫鑫药业收到基因组研究所通知，基因组研究所已完成对相关资产的评估工作，并完成向中国科学院国有资产经营有限责任公司和中科院条件保障与财务局办理国有资产产权备案登记等相关手续，基因组研究所已完成与紫鑫药业共同开发基因测序仪项目意向合作的内部决策程序，尚需公司履行内部决策程序后即可实施。

安捷伦科技推出新一代测序样品制备、靶向富集和自动化方案，完善靶向序列捕获系统 2010 年 11 月 3 日，北京——安捷伦科技公司（纽约证交所：A）今日发布新一代测序产品的新成员——安捷伦 SureSelect XT 靶向序列捕获系统，继续保持快速的新产品推出步伐。SureSelect XT 在成熟可靠的 SureSelect 靶向序列捕获系统的基础上，整合了测序文库制备系统和基因组 DNA 制备试剂。将该系统与安捷伦自动化产品搭配使用，即可畅享高性能靶向富集方案带来的超高效率和前所未有的便捷操作。 安捷伦SureSelect XT 靶向序列捕获系统 “安捷伦一直致力于帮助科学家简化样品制备流程，”安捷伦 SureSelect 平台业务经理 Fred P. Ernani 说道，“SureSelect XT 系统配备完全整合并经过验证的试剂，使工作流程效率达到一个新的水平。这套系统使研究人员有理由相信，他们的样品和资源必能产生高质量的数据。” 靶向富集使研究人员可以仅对目标基因组区域（而非整个基因组）进行测序，从而简化了工作流程。结合先进的新一代测序系统不断提升的性能，SureSelect XT 平台的多样本检测能力使基因学家可以在一次实验中相比以前探索更多样品的基因组。文库制备和靶向富集步骤一直是限制此类实验速度的瓶颈之一。为了实现高通量样品处理，安捷伦现已发布综合式工作站，用于SureSelect XT 文库制备和靶向富集工作流程的自动化。 “我们将安捷伦的自动化液体处理平台与 SureSelect XT 工作流程相结合，创造出了充分优化且成熟可靠的解决方案，从而使科学家能够平行处理多个操作步骤，最大程度地实现无人干预的自动化，”安捷伦全球自动化解决方案业务部营销经理 Todd P. Christian 说道，“这套系统的通量高于以往，每个工作站每周可处理 192 个样品，并可快速生成数据，显著提高实验室工作效率，其强大的性能有目共睹。” 安捷伦的自动化液体处理平台与 SureSelect XT 工作流程相结合 SureSelect XT 发布后，安捷伦 SureSelect 试剂盒的种类升至 32 种（第一种试剂盒于 2009 年 2 月发布）。本年内就有 17 篇文献引用了该系统，涉及多种遗传性疾病研究。与此同时，安捷伦“通过指定元素降低序列复杂性的方法”的专利申请获得美国专利局通过，专利号为 10/927809，从而进一步扩大了靶向富集知识产权的范围。该专利包括了一种制备指定核酸混合物的方法。在某些实例中，该方法使用与固相载体相连的寡核苷酸探针作为序列特异性亲和物，来分离指定核酸片段混合物并促使其扩增。多年以来，安捷伦不遗余力地在基因组学研究领域进行突破性的技术创新，获得该项专利授权实至名归。 安捷伦 SureSelectXT 靶向序列捕获系统提供目前市场上最全面的靶向富集产品以及针对多种不同测序方法和平台的最优化方案。SureSelect XT 产品实现在单管中富集从 200 Kb 到超过 50 Mb 的靶向序列。本方案除了可以支持Illumina单末端测序、双末端测序和索引方案外，还支持SOLiD系统上的片段文库格式、双末端测序和条形码方案。 SureSelect XT 还为客户提供高度灵活的定制化产品。用户使用安捷伦eArray xD桌面设计工具，可以轻松设计出在单管中捕获任意目标基因组的定制产品，从而提高研究效率。安捷伦还提供eArray在线设计工具，用户使用该工具可定制和安捷伦目录SureSelect试剂盒类似的产品，例如 SureSelect 人全外显子系列产品。 关于安捷伦科技公司 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，是化学分析、生命科学、电子和通信领域的技术领导者。公司的 18500 名员工在 100 多个国家为客户服务。2009 财政年度，安捷伦的业务净收入为 45 亿美元。要了解更多安捷伦科技的信息，请访问：www.agilent.com.cn