第三代测序仪

p 　　在国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项以及深圳市孔雀团队的支持下，南方科技大学贺建奎教授的团队经过刻苦攻关，成功研发出具有完全自主知识产权的亚洲第一台第三代基因测序仪GenoCare并批量投产。 /p p 　　基因测序仪是基因行业上游的核心。我国的基因测序仪基本依靠进口，每年向欧洲、美国支付上百亿的试剂费用。目前全球应用最成熟的是二代基因测序技术，第三代基因测序技术正在兴起。贺建奎教授团队研发成功第三代基因测序仪GenoCare，是当今世界上准确率最高(准确率达99.9985%)的第三代测序仪，并且率先在全世界取得政府医疗器械证备案、初步实现产业化并已应用于临床检测。该测序仪开发出基于全内反射先进光学的技术，可检测到单个DNA分子的微弱信号，读取DNA序列编码，为健康和疾病提供解读和诊断信息，其技术水平在亚洲乃至世界都居于领先地位。 /p p br/ /p

p 　　近日，由南方科技大学、中国科学院北京基因组研究所、浙江大学医学院附属妇产科医院(以下简称“浙大妇产科医院”)等多家单位联合完成的“第三代单分子测序仪的无创产前检测研究”结果显示，使用我国完全自主研发的第三代单分子基因测序仪，可成功应用于无创产前检测(英文简称NIPT)，且检测结果100%准确。相关研究成果已发表在由非营利机构美国冷泉港实验室运营的BioRxiv网站上。 br/ /p p 　　“这是世界上首次利用单分子测序技术进行NIPT临床检测并获得成功的案例。”中国科学院北京基因组研究所研究员、项目测序技术负责人于军说，作为中国第三代基因测序技术研究在国际研究领域的一次引领性重大突破和原创成果，这项研究“将实质性地开启健康与医疗体系的个体化时代”。 /p p 　　目前，基于二代测序的NIPT还存在着一些不足，如检测胎儿18-三体综合征(爱德华氏综合征)及13-三体综合征(帕陶氏综合征)的假阳性率还明显高于21-三体综合征，胎儿性染色体异常以及微缺失、微重复检测的准确性有待提高等。 /p p 　　论文第一作者、项目临床负责人、浙大妇产科医院主任医师董旻岳表示，三代测序仪摒弃了二代测序的PCR扩增环节，不受GC偏好影响，在保证了21-三体的精确检测基础上，对18-、13-三体综合征的检出率更高，可有效降低假阳性率。此外，使用二代基因测序仪做NIPT，至少需要在孕12周后才能获得比较准确的检测结果 相比之下，三代基因测序仪灵敏度更高，可检测的cffDNA(母体血浆中存在胎儿游离DNA)浓度低至2%，使得NIPT的检测时间有可能被提前至孕8周。这无疑有利于及早发现、及早处置，将为临床诊治争取到更多宝贵的时间。 /p p 　　董旻岳同时表示，三代测序技术还有望提高胎儿性染色体异常、微缺失、微重复无创检测的灵敏度，拓宽NIPT检测的疾病谱。 /p p 　　在10月26日~29日于深圳举行的第12届基因组学国际会议上，美国梅奥医学中心教授David Smith在其报告中提出，美国Illumina公司基因测序仪全球垄断的现状会带来诸多问题，如科研及医疗机构缺乏选择、试剂成本居高不下等。对此，于军认为，本项研究的成功是基因测序领域的重大利好，意味着我国自主研发的第三代基因测序仪打破美国Illumina公司在NIPT领域一家独大局面的未来可期。 /p p 　　据介绍，该项目所使用的第三代基因测序平台是由深圳市瀚海基因生物科技有限公司(下简称“瀚海基因”)今年7月宣布研发成功并投入小批量样机生产、拥有完全自主知识产权的第三代单分子基因测序仪GenoCare。中国科学院院士陈润生评价说，基于GenoCare的NIPT研究获得成功，证明了无需扩增就可以实现NIPT，这是重大的技术创新，是中国基因测序技术研究领域一次真正意义上的弯道超车。 /p p 　　南方科技大学副教授、瀚海基因董事长贺建奎告诉《中国科学报》记者，第三代基因测序仪及试剂的完全国产化可使检测成本大幅下降并远低于二代测序仪，此外专门为临床进行的设计也使操作更为方便，这些优点都令三代测序仪便于大规模普及。未来，除了NIPT，第三代单分子基因检测技术还有望应用于单基因病、ctDNA肿瘤早筛、传染病检测、农业育种、法医鉴定等方面。 /p p br/ /p

为加速我国基因科学研究的进程，12月3日，中科院北京基因组所与浪潮成立“中科院北京基因组研究所—浪潮基因组科学联合实验室”仪式在京举行。该实验室将研发国产第三代基因测序仪，第一台样机预计2013年问世。这不仅将填补我国在基因测序基础装备领域的空白、提升装备自主化水平，同时也将使国内生命科学研究机构能获得低成本、高效率的测序工具，更有效地开发和利用我国丰富的基因资源，加速我国基因战略的发展。 　　科技部高新司副司长杨咸武指出，作为基因科学的基础性战略装备，具有国际先进水平的第三代基因测序仪的研制，将使我国在该领域建立先发优势，在未来的国际竞争中占据有利位置。 　　中科院生物科学与生物技术局局长张知彬表示，很支持研究所和企业合作，个性化医疗时代需要更便捷的基因测序仪。 　　当前，我国从事基因研究使用的第二代基因测序仪完全依靠进口。在经费受限的情况下，足够数量的基因测序设备难以获得，科研进度缓慢。更严重的是，由于基因资源具有唯一性，国外公司利用基因测序设备方面的先发优势，抢先申请基因专利，垄断未来全球的基因产业。 　　中科院北京基因组研究所副所长于军介绍，目标研发的第三代基因测序仪仅需几十分钟即可完成一个人的完整基因组测序，短于第二代产品1个月以上的测序周期。同时，测试成本也将下降到5000元左右，仅为当前的1%。 　　于军还指出，国产第三代基因测序仪在测序原理、测序读长以及测序成本等方面能达到国际先进水平，也将引发基因组科学应用领域的革命性改变，开启个体化医疗时代。 　　据悉，目前国际上对第三代基因测序仪的争夺十分激烈，美国宣称要在2012年推出成熟的第三代基因测序仪，日本和欧洲也有相关的研发计划。基因测序仪的研发是系统工程，涉及生物、半导体、计算机、化学、光学等多个领域，需要不同学科顶尖力量的合作。中科院北京基因组研究所是国内权威的基因组学研究机构，而浪潮集团则依托服务器存储国家重点实验室，是国内唯一具备半导体、集成电路和光电子仪器设计，以及服务器整机、存储和芯片研发能力等多领域技术的IT厂商。 　　除第三代基因测序仪的研制以外，中科院与浪潮还将联合开展生物信息算法在新技术架构下的应用开发，以及生物信息专用机的研制。浪潮集团高级副总裁王恩东表示，与中科院的合作，能够有效促进生命科学与IT技术的融合，推动生命科学和IT产业的互动式发展。