个人基因组测序

新华社伦敦2月9日电针对个人的基因组测序服务刚出现时，测序费用高达上百万美元，普通人望尘莫及。不过，美国一家公司计划从今年6月开始，推出低价个人基因组测序业务，顾客只需支付5000美元，就可向这家公司预约基因组测序服务。 　　据英国《新科学家》杂志网站报道，这家名为&ldquo 完全基因组&rdquo 的公司位于美国加利福尼亚州。这家公司称，其测序技术最关键的一点是将放大后的DNA(脱氧核糖核酸)片段固定在硅阵列上，从而实现快速、高效测序。 　　世界首份&ldquo 个人版&rdquo 基因组图谱数据的拥有者是DNA双螺旋结构的发现者之一詹姆斯&bull 沃森。2007年，美国贝勒医学院和&ldquo 454生命科学公司&rdquo 共同完成了沃森个人基因组的测序工作，并将图谱数据免费赠予沃森，当时这一测序的费用总计约100万美元。沃森当时在接受媒体采访时预测说，将来一旦个人基因组测序的费用&ldquo 降到一辆雪佛兰汽车的价格&rdquo ，那么人类基因变异研究领域将迎来一场变革。 　　此后，几家生物公司相继利用更为快速、成本更低的测序技术推出了&ldquo 个人版&rdquo 基因组测序服务。例如，加州一家名为&ldquo 应用生物系统&rdquo 的公司去年就曾宣布，他们为一名尼日利亚男子测序了基因组，花费不到6万美元。 　　如今，&ldquo 完全基因组&rdquo 公司的报价甚至比许多二手汽车的价格还要低。2月5日，该公司在美国举行的一个基因组生物学会议上公布了他们完成的第一份个人基因组测序数据，并将相关数据刊登在公司网站上。据悉，他们的目标是2009年完成1000个客户的基因组测序，2010年完成2万个客户的测序。

p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " DNA数据成为商品 /span /strong /p p 　　在生命科学中，基因是人类今后揭开生老病死之谜的钥匙。人类的所有疾病都与基因有关，如果人体基因的密码被破译，所有关于人类生长、疾病、死亡、遗传的秘密都将揭开，许多不治之症将得到很好治疗。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/81cbee52-b8ed-4b5c-89df-0f63a405fd6c.jpg" title=" MGISEQ-T7.jpg" alt=" MGISEQ-T7.jpg" / /p p style=" text-align: center " 华大智造MGISEQ-T7基因测序仪 br/ /p p 　　基因测序技术正在深刻的影响疾病预防、诊断和治疗。测序技术迅速发展，新的测序产品层出不穷，与之相伴的是基因测序市场的迅速扩大，《福布斯》杂志甚至预测其规模将达千亿美元。可以肯定地说，基因诊断和治疗技术是未来医学中的主流技术。 /p p 　　基因组数据将很快成为一种商品。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 对基因测序先行者进行调研 /span /strong /p p 　　国外一个基因测序协会PeopleSeq对500多名接受个人基因组或外显子组测序的个人进行了调查评估，发现大多数人选择基因组测序是出于好奇心。此外，尽管大约一半的参与者与医疗保健机构讨论了他们的研究结果，但很少有人根据他们的测序信息调整饮食、锻炼或保险范围。 /p p 　　该协会研究人员邀请了1395人参与调查，被邀请者来自哈佛大学个人基因组计划、贝勒医学院Young Presidents and MD/PhD基因组计划、西奈山健康测序计划和Illumina公司的“了解你的基因组” 计划中的参与者。最终，543人完成了这项调查，接受询问参与测序的动机、担忧以及反响。 /p p 　　接受调查的早期测序者人群画像为：男性、白人、大学学历、家庭平均年收入高。研究人员指出，这些参与者不一定具有广泛的代表性，但仍可以对个体健康测序提供建设性意见。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 绝大部分测序者不会改变生活方式 /span /strong /p p 　　调查结果显示，98%的被调查者都表示，他们对了解个人患病风险很感兴趣，寻求测序是出于好奇；60%的人则担心结果预测是否准确；57%的人表示担心解释遗传变异的复杂性。 /p p 　　然而，仅13%的人表示“非常担心”隐私问题。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/cf708c46-14b4-45a7-b6ad-69789d1e0609.jpg" title=" HiSeq X.png" alt=" HiSeq X.png" width=" 600" height=" 400" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 400px " / /p p style=" text-align: center " Illumina& nbsp HiSeq X基因测序仪 /p p 　　约一半的调研人群表示，他们在接受测序后与测序服务提供者讨论了他们的结果，并且对自己的讨论结果普遍感到满意。 /p p 　　近40%的测序者表示，他们学到了一些新的方法来改善自己的健康，约60%的人说，进行测序让他们感觉更能控制自己的健康。然而，只有大约12%的受访者表示，他们根据调查结果改变了生活方式。9%的人说他们吃得更健康了，8.6%的人说根据调查结果，他们锻炼得更多了。 /p p 　　超过一半的参与者(54.6%)对他们的结果没有提供更多的信息感到失望。 /p p 　　尽管如此，88.5%的受访者表示，进行测序或多或少是有价值的，而只有不到3%的人表示后悔。 /p p 　　社会上有一部分人对个人基因组测序持怀疑态度，与之相反，此项研究结果却表明参与者并不会因为结果感到失落沮丧。 /p p 　　有专家在论文中评论:“这些进行了易感性测序的健康个体并不会因为隐私或者保险风险而退缩，”“相反，参与者对自己的测序经历充满热忱，对测序结果也不感到沮丧。” /p

2010年3月17日，Life Technologies在其于北京举办的2011年生命科学新技术报告会上发布了利用半导体芯片实现高通量测序的Ion Torrent个人化操作基因组测序仪。报告会还介绍了Life Technologies包括分子生物体系、细胞体系与基因体系在内的三大业务领域中多项新技术及解决方案，逾三百位来自于生命科学与生物技术研究机构、医疗系统、公安机关、食品卫生系统等机构的客户参加了报告会。 　　英特尔创始人戈登摩尔完成Ion Torrent基因测序 　　Life Technologies的Jonathan Rothberg(Ion Torrent的创始人和董事长)在近期于旧金山召开的分子医学三方会议上表示，Ion Torrent已完成对芯片巨头英特尔的创始人之一戈登&bull 摩尔(Gordon Moore)的基因组进行测序，令摩尔成为第一个用&ldquo post-light&rdquo 测序技术测序的人类基因组。摩尔的基因组覆盖度比在其它新一代测序平台上测序的人类基因组&ldquo 更为均衡&rdquo 。 　　芯片就是测序仪 　　据Life Technologies中国市场部获悉，Ion Torrent 个人化操作基因组测序仪(Personal Genome Machine简称PGM)已经正式在中国开始发售。据介绍，Ion Torrent (PGM&trade ) 是革新性的半导体芯片测序技术平台。通过专有的大规模并行半导体感应器，对DNA复制时产生的离子流实现直接和实时的检测。当试剂通过集成的流体通路进入芯片中，密布于芯片上的反应孔立即成为上百万个微反应体系。这种独特的流体体系、微体系机械设计和半导体的技术组合，使研究人员能够在2小时内获取从 10Mb到1Gb以上的高精确度序列(选择与PGM&trade 测序仪匹配的不同款型半导体测序芯片)。作为革新性的测序平台，可以预见市场对此类测序产品有着相当大的需求。 　　三大亮点&mdash &mdash 可扩展、简捷、快速 　　Ion Torrent的亮点在于其可扩展的操作平台、简捷的操作方式以及高速的测序效率。 　　利用自然的生物化学原理研发的集中于一张芯片的测序技术拥有极其强大的可扩展性，为技术升级提供了广阔的空间，同时也节约了升级成本。在此基础之上，由于其化学测序原理自然简单，无修饰的核苷酸、无激光器或光学检测设备，因而可达到极小的测序偏差和出色的测序覆盖均衡度，一台仪器即可适合各种测序通量需求的科学研究，在较短的时间内获得真实可靠的实验结果。 　　另外，Ion Torrent操作便捷，真正实现了个人化操作。只有一台主机和一台伺服器的Ion Torrent显得相当小巧，可谓是便携式的测序仪器，可以放在操作台上操作，方便科研使用需要。 　　另外，Ion Torrent还是一部高速且高效的测序仪器。早期的基因测序技术对某人进行全基因组测序，再加上之后的数据分析，需要数个月的时间才能完成整个过程。目前其他二代超高通量的基因测序平台进行全基因组测序及分析也需要几个星期或者一个月的时间。而Ion Torrent则可以在两个小时内完成相对高通量的测序通量，并得到非常精准的测序结果。 　　基因测序应用广泛，向个性化医疗又迈进一步 　　包括Ion Torrent在内的Life Technologies基因技术家族产品可以广泛应用于医疗研究、法医鉴定、农作物研究、动物健康等多个领域，对人类生活与公共安全具有着重大的意义。 　　基因测序系统的开发与应用对医疗事业的发展，尤其是对受遗传基因影响较大的癌症的攻克意义重大。现有的对癌症的临床治疗方案基本上是依据成规进行用药，而在基因测序技术的推动下，医护人员可以根据病人在基因上的个体差异制定个性化的治疗方案。同时，该技术的应用还可以提高人类对癌症的预知和预防能力，并为致力于此领域研究的专业人员提供一个更高效的平台。 　　Ion Torrent测序仪器的研发让我们向真正的个性化医疗又走近了一步。个人基因测序的成本大幅度降低，而且精准度同时在逐步提高。同时，仪器的操作流程已经得到了进一步简化，这使大部分实验室都可能应用这项高新技术来进行科研。随着基因测序技术的革新和医疗领域的发展，中国医疗领域对基因测序技术进行临床应用已不再遥远。

CG公司的基因组测序工作完全由机器人完成 工作人员正在蓝色幽暗的&ldquo 车间&rdquo 内操作检测设备 　　美国加州的山景城是&ldquo 硅谷&rdquo 的重要组成部分。现在，一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起，那就是基因组测序技术产业。这个产业的发展是随着多家大公司的激烈竞争开始的。不过，一家名为&ldquo 整合基因&rdquo (Complete Genomics，CG)的公司不像别的公司一样研发和销售测序仪器，而是为科学家提供外包的测序服务，更绝的是，在这家公司里做测序的，并不是研究人员，而是一排排的机器人。近日，《新科学家》杂志探秘了这家充满科幻意味的公司。 　　前台都是&ldquo 机器人&rdquo 　　走进CG公司，连前台都由计算机终端出任。它会主动向来客问好，询问姓名、身份和来访意图。旁边连接的一台打印机则自动打出访客挂牌。与此同时，一份电子邮件已经发送到内部接应人员的电脑上。 　　这家公司的生产线更像科幻电影里的实验室，昏暗蓝色的房间里到处都是高级仪器，室内温度保持在28℃和相对较高的湿度，几名穿着实验服，带着发罩的工作人员在监视着电脑屏幕，查看着机器人的运作状态。 　　这儿已经成为了世界上最大的人类基因组测序工厂。只是在这里工作的不是人类，而是机器人。在一个大约只有半个网球场大的房间里，&ldquo 坐着&rdquo 16台机器人，不间断地进行着人类基因组测序的工作。去年，它们完成800个人的DNA测序工作&mdash &mdash 其中三分之一是后半年做出来的。到了今年，它们已经可以每个月生产出400个人的基因了。 　　CG公司只是目前迅速形成产业的诸多基因组测序公司中的一家，但是它十分独特。公司市场总监图柯特(Jennifer Turcotte)对《新科学家》杂志解释说，通常而言，DNA测序是在一个密封的机器里进行的，但在这家公司的实验室里，机器人却是在一个开放暴露的环境下做基因组测序，这是为了便于维修。实验室特定的温度和湿度是为了符合测序中出现的生化反应，微弱的蓝光是为了避免荧光探测剂在探测基因代码符号时受到其他频率光波的破坏。 　　这儿所进行的基因组测序，已是目前最新的第三代基因组测序技术，称为&ldquo DNA纳米球测序技术&rdquo 。这种新方法是将DNA链放置在一小块硅芯片上进行调节，自我组装成所谓的&ldquo 纳米球&rdquo 。这样的测序所需要的试剂更少，得到的数据则更多。 　　技术人员都穿着无尘室服装，因为任何一点灰尘都会干扰测序，除非哪儿出问题了，一般而言这些技术人员不会干预机器人的工作。机器人则会自动添加试剂，操作样本，每个DNA纳米球上携带着70个核苷酸，其排列顺序会通过光信号被拍摄记录下来。 　　费用正在逐步降低 　　这些机器人正在做的工作，是一个浩大庞杂的工程蓝图中的第一步，所有的人类基因组中有着30亿对碱基对，而CG计划将其全部组装出来。这需要非常大的计算量，公司为此也建了一个自动数据中心。不过，这个数据中心设在距离公司大约有20分钟车程的地方&mdash &mdash 那儿的电费更便宜。 　　目前CG公司只针对研究者和制药公司开放，个人还没法购买他们的服务。在这里，每对基因组测序要价9500美元，如果购买1000对以上，则每对价格降为5000美元。这个价格是随着基因组测序技术突飞猛进而急剧下降的，要知道，十年前，第一对人类基因组序列完成时，其价格是以十几亿美元计量的。而科学家现在已经预计几年后，基因组测序的价格可能会降到一般人都可能支付得起的程度。 　　基因组测序的流水线完全是由机器人来做的，而职员做什么呢?公司共有185名职员，部分是科研人员，忙于改善公司的测序技术，另一部分则是做市场和联络，与各类客户打交道。 　　基因组测序工程是一项既有非常光明的前途但又异常庞大的科学工程，而自动化则可能成为处理这项工作的最佳工具。基因学家们认为，通过一些基因扫描，是可以找到导致人类易感疾病的一些基因变异，人类基因谱上，有一些常见明显变异，但是就整个遗传问题来看，还有大量的混乱的遗传变异隐藏在DNA双螺旋体中，这些也导致了世界上千奇百怪的遗传疾病。 　　如何去捕猎这些神秘莫测的错误基因代码呢?只剩下一个方法，那就是将整个人类基因谱测序，来捕捉一些可能和疾病有关的基因变异。这个方法虽然听上去如同&ldquo 大海捞针&rdquo 一样不靠谱，但目前一些迹象表明，今后或许基因组序列会成为医疗记录的一部分，或者科学家可以通过家庭的基因组测序来纠正基因错误。比如，去年西雅图系统生物学研究所的胡德(Leroy Hood)及其小组与CG公司进行了合作，在《科学》杂志上刊登了一篇论文。他们对一家四口的基因组进行了测序。这是个特殊的家庭，两个孩子都患有两种隐性遗传病&mdash &mdash &mdash 米勒综合征和纤毛运动障碍，而父母则完全正常，在分别测出这家人的基因序列后，研究者将父母和子女基因组序列进行比较，验证了米勒综合征这种非常罕见遗传病的致病突变。 　　提供测序外包的服务 　　目前，站在基因组测序产业化起跑线上的企业包括了同样位于加州的生物科学公司Pacific Bio。这个公司创立了首次可以对单个DNA进行测序的仪器。和CG公司一样，目前，这家公司也只向研究者提供服务。 　　还有一些大型的、从事基因组测序产业的公司已经将基因组测序做到医院和个人普及的地步了，如研发制造大型测序分析仪器的Illumina公司。这个公司在2008年美国成长最快的科技公司评选中，风头甚至盖过了Google。它们提供的产品甚至可以直接给病人使用。而另一位基因创业企业家罗斯伯格(Jonathan Rothberg)甚至发明了可以放在桌子上的基因解码器，可以在2小时之内以很高的精度解读出1000万个基因代码符号。 　　大部分的基因组测序企业都站在一个竞争线上，尽力提高DNA测序的速度，降低费用。而CG公司其实并非和它们是严格意义上的竞争对手&mdash &mdash &mdash 他们计划组装出所有的人类基因序列，研发也是为此目的而进行。此外，他们并不如其他公司一样开发更高级更小巧的基因组测序仪，而是为科学家提供基因组测序的外包服务，也就是说，研究人员无需购买、安装、培训、运行和维修仪器，而只要将样品交给这家公司，等待结果到来就可以。虽然很多人不理解他们的做法，但这家公司始终坚持自己的观点，认为这样的服务最能让科学家将时间从捣腾仪器设备的工作中解放出来，专心放在生物学和假说验证上。 　　从这几年CG公司取得的成绩来看，这种做法确实是有效的。2009年，CG公司宣布其测出了第一个人类基因序列，并移交给美国生物科技信息中心数据库。同一年，他们在《科学》上刊文，发布了三个完整人类基因组序列分析的结果，当时文章还宣布，测序的成本已经可以降到1726美元。这在生物界引起了轰动。到了那一年结束，他们已经做出了50个人的基因序列。 　　此外，他们的名字也随着来自各地的科学家一起多次登上了权威学术杂志。除了去年帮助科学家解开了米勒综合征突变难题给科学界留下难忘的印象之外，美国的罗氏公司还曾经借助CG的基因组测序技术，完成了人类科学史上第一例肺癌患者的全基因组比较。相关研究结果刊登在《自然》杂志上。而美国癌症学会也开始和CG公司联手，希望通过其服务比较正常人和癌细胞基因组序列的差异。或许在不久的将来，解开癌症之谜的第一个贡献就属于这些蓝光照耀下的机器人。

癌症是由遗传因素、环境因素等多因素导致的复杂疾病。因其个性化的特点-每个人/甚至不同细胞都具有独特的遗传突变，从而加大了癌症治疗及监测的难度。而高通量测序技术的发展为我们带来了契机，不仅可以加速揭开癌症的病因及机制，更进一步使个性化医疗成为现实。 　　2014年之前由于全基因组重测序价格仍然高昂，科研人员不得不舍弃部分遗传信息(如基因融合、染色体重排等)，而选择外显子组测序&mdash &mdash 仅针对编码区的SNP/InDel进行检测。随着全基因组测序成本不断下降，尤其是诺禾致源公司引进的X-Ten平台，率先推出&ldquo 万元基因组&rdquo 测序活动，使得国内的全基因组测序变得更便宜更快捷，因此，全基因组重测序已成为癌症研究的最佳选择。 　　全基因组重测序的必要性 　　2011年，Chapman等人在Nature上利用多发性骨髓瘤样本对全基因组与全外显子组测序进行了比较，结果表明多发性骨髓瘤中一半的蛋白质编码突变都是通过染色体畸变(如易位)发生的，故大部分突变都无法通过外显子组测序发现。相对于全外显子组测序，人类基因组重测序已在检测基因融合，基因组突变，染色体碎裂和染色体重排等研究中屡建奇功。 　　癌症研究中重要的遗传信息 　　基因组突变 　　所有癌症在发展过程中都会积累大量体细胞突变，其中司机突变(Driver mutations)是对癌症发展很关键的体细胞突变，而剩下的就被称为乘客突变(Passenger mutations)。2011年Berger等人在Nature上发表了原发性人类前列腺癌及其配对正常组织的完整基因组序列研究。一些肿瘤包含复杂的平衡重排链(拷贝数中性)，它们通常发生在已知癌症基因中或附近。而一些断裂点发生在基因间区域，可能会因外显子组测序错过，因此，这篇文章例证了有些突变(如文章中类似于基因间区域的非编码区)只有也只能通过全基因组测序才能检测出来。 　　基因融合 　　基因融合在基因组中非常普遍，也是一些类型癌症的标志。基因融合是由两个不相关的基因发生融合形成的一种基因产物，该产物具有全新的功能或与两个融合基因不同的功能。配合末端配对(Paired end, PE)测序技术使用的全基因组测序是目前检测所有基因融合的最准确、最全面的工具，对这些基因融合的检测包括了重复、倒位、覆盖和单碱基插入缺失各种类型。2014年，癌症基因组图谱(TCGA)联盟采用全基因组重测序和全外显子组测序结合的方式对131例膀胱泌尿上皮癌进行了研究，研究者发现了FGFR3与TACC3的融合现象，7例肿瘤样本中检测到病毒整合位点，相关研究结果发表在Nature上。而类似这样的基因融合和病毒整合位点是全外显子组测序做不到的，仍然只能通过全基因组测序的方式进行研究。 　　染色体碎裂 　　该现象是一个一次性的细胞危机，该过程中成百上千个基因组重排在单次事件中发生。这种灾难性事件的后果是复杂的局部重排和拷贝数变异，其范围限制在0-2个拷贝。据估计，染色体碎裂发生在2-3%的癌症的多个亚型中，以及约25%的骨髓中。染色体重排需借助DNA双链断裂和一定方式的排列连接，这种重排破坏了基因组的完整性，继而参与形成白血病、淋巴瘤和肉瘤。它的复杂性和随机性使得它成为一种很难研究的现象，目前的解决策略是使用末端配对和长距离末端配对(mate-pair)技术建库的全基因组深度测序方法进行研究。 　　基因组改变和拷贝数变异(CNV) 　　目前的研究结果告诉我们，若分析中只关注SNP势必将错过大部分重要的基因组重排。据估计，每个人类基因组中&ldquo 非SNP变异&rdquo 总共约有50Mb。Morrison等人选用膀胱移行细胞癌(TCC-UB)的5例样本进行全基因组重测序，结果发现，其中3例样本具有较多SNP和SV变异，并且都具有P53基因的突变 在另外2例肿瘤样本中，研究者发现谷氨酸受体N-methyl-D-aspertate receptor基因发生易位和扩增，该研究结果对后期的肿瘤药物靶点鉴定与疾病治疗具有重要作用。由于覆盖深度变化太大，导致对原拷贝数的变异不敏感，全外显子组测序不容易检测到CNV，对于大片段的基因组改变更是无能为力。 　　全基因组测序与全外显子组测序比较 　　正是基于以上的优势，近年来采用全基因组重测序作为研究手段发表的高水平文章越来越多，这也会是将来人类基因组学研究的趋势，预测相关科研成果将呈现井喷式增长。

美国人类基因组测序先驱J. Craig Venter将和其新创立的公司Human Longevity Inc.(HLI)进军生物医疗测序领域。HLI是&ldquo 基因组学和细胞的诊断与治疗公司&rdquo ，计划于今年夏季启动，终极目标是推进健康老龄化。 J. Craig Venter(中)希望通过利用基因组学实现对抗衰老的目标。图片来源：Brett Shipe 　　近日，J. Craig Venter研究所创始人兼首席执行官Venter宣布，新公司将以7000万美元的启动资金，建立世界上最大的人类基因组测序中心。Venter称，公司计划从Illumina公司购买20个新的价值百万美元的测序机器。&ldquo 新技术将最终使设备越过质量、体积和成本的障碍，达到我一直期待的效果。&rdquo Venter表示。 　　迄今为止，除了获得将特定肿瘤的基因信息用于预测和治疗的有限成功外，个人基因测序很少能为医生提供清晰的指示。不过通过将&ldquo 一切我们可以测量的信息&rdquo 与临床数据结合，Venter希望最有益的治疗或者预防模式可以出现。&ldquo 基因组学只是全景的一小部分。&rdquo Venter强调。不过，HLI公司计划在开始时每年测序4万个基因组，目标是在5年内达到50万个。 　　一些人担心，Venter试图一下子解决的事情太多。该公司的计划&ldquo 遍布各领域&rdquo ，哈佛大学的George Church说道，其他的商业企业往往更为专注。&ldquo 将大量资源投注于一个领域可以保持竞争力。&rdquo Church指出。 　　&ldquo 测量和建设如此大规模的数据集难度很大，将其进行有效整合的复杂性更大。&rdquo 英国帝国理工学院生物化学家Jeremy Nicholson也持这种看法，&ldquo 在生物学上，这将是一个伟大的科学事业和冒险，但实际上，这就好像是在盲目地攀登珠穆朗玛峰。&rdquo

12月16日，Singular Genomics Systems, Inc.（纳斯达克股票代码：OMIC），一家利用新型下一代测序 (NGS) 和多组学技术为研究人员和临床医生赋能的公司，宣布推出全球最强大的台式测序仪 G4。NGS 平台具有新颖的高性能化学和先进的工程技术，可为包括肿瘤学和免疫学研究在内的一系列应用提供准确性、灵活性、速度和功能。据悉，G4 仪器和耗材套件的订单现已开始接受，预计将于 2022 年第二季度开始发货。“过去二十年开发的基因组工具和技术极大地提高了我们对生物学、先进临床诊断的理解，并促进了新疗法的开发。然而，真正的限制仍然存在，例如运行时间长、劳动密集型协议、缺乏运行灵活性和高成本，”Singular Genomics 董事长兼首席执行官 Drew Spaventa 说。“我们听取了测序社区的意见，并开发了一个测序平台，为广大客户解决真正的痛点。G4 提供市场上无与伦比的速度、功能、多功能性和灵活性的组合，可无缝集成到任何现有的实验室生态系统中，为研究人员和临床医生提供真正的即插即用解决方案。”G4 测序平台G4 由台式 NGS 仪器和相关耗材组成，由新型测序引擎提供支持，可提供以下功能：准确度：专有的 4 色边合成边测序 (SBS) 化学，使用新型酶和核苷酸共同提供高度准确的配对读取测序。灵活性：G4 能够在四个流动槽中独立运行多达 16 个样品或样品池，降低了样品池要求并提供并行运行多个实验的灵活性。速度：创新的高分辨率成像、快速流体学和新颖的高速化学协同工作，将运行时间从几天缩短到几小时。功能强大：G4 每小时的数据输出量是任何其他台式仪器的三倍，可在短短 16-19 小时内对多达四个人类基因组进行测序。Singular Genomics 首席科学官 Eli Glezer 博士说：“G4 汇集了化学、分子生物学和工程方面的创新，以提供精确度、速度和多功能性。我们相信这个新平台将扩大和加速 DNA 测序在广泛应用中的使用，例如识别癌症相关基因突变、深度测序以检测循环无细胞 DNA 中的最小残留疾病、分析免疫系统、分析单细胞 RNA 转录，并快速测序外显子组和全基因组。”耗材套件G4 仪器将支持两种簇密度：F2 和 F3 流通池。F2 耗材套件将在发布时提供，F3 耗材套件将于 2022 年末提供。每个耗材套件都提供多种循环配置以实现应用灵活性，并且可以购买一个和四个流通池的数量。关键性能规格包括以下内容：通量：每次运行 15-400 GB 数据TAT：6-19 小时的运行时间准确度：所有套件的准确度为 99.6-99.9%关于 Singular Genomics Systems, Inc.Singular Genomics 是一家生命科学技术公司，它利用新型的下一代测序 (NGS) 和多组学技术来构建能够为研究人员和临床医生提供支持的产品。公司的使命是加速基因组学以促进科学和医学的进步。我们的 Singular Sequencing Engine 是基础平台技术，构成了正在开发的产品以及核心产品原则：准确性、速度、灵活性和规模。目前正在开发两种集成解决方案，专门针对这些核心产品原则最重要的应用程序而构建。第一个集成解决方案 G4 是针对 NGS 市场的。公司正在开发的第二个集成解决方案 PX 集成解决方案结合了单细胞分析、空间分析、基因组学和蛋白质组学在一个集成仪器中，以提供多功能的多组学解决方案。G4 和 PX 集成解决方案均由仪器和相关的耗材套件菜单组成。

2014年年初Illumina公司推出的HiSeq X Ten 测序平台，实现了&ldquo 人类基因组测序成本降低至1000美元&rdquo 的设想。该测序平台测序成本为当前其他测序平台成本的20%。换句话说，Illunima公司在引领二代测序市场的发展，促使测序成本呈跳水式骤降。 　　 全基因组测序成本随时间变化图(不包含Illumina的最新平台) 　　在三代测序平台方面，太平洋生物科技公司的 PacBio RS II测序平台能更好的满足多种特殊区域的准确测序与组装。 PacBio 与X-Ten测序平台经常被联合使用，以获取高质量全基因组数据。科研人员和制药公司对高质量大数据的渴望，以及消费者对低成本测序的需求都将得到实现。 　　如果，测序成本在未来五年内降到几百美元甚至更低，人们的生活或许因此而改变。当低成本测序普及开来，一个人从出生到死亡，对基因组测序将有4个方面的需求。 　　1、新生儿全基因组筛查的需求 　　在美国，尽管各个州的基因检测条件略有不同，但新生儿在出院前都会采集外周血进行各种疾病的筛查。因为即便是全球公认的最好的新生儿基因筛查芯片，也只是筛查健康相关的部分基因。全基因组测序将突破当前血液检测的屏障，并扩大新生儿基因检测的实用性。通过新生儿全基因组测序，医生可以监控个体患病风险，并及时进行预防或早期治疗。《Genetics in Medicine》近期发表了一项调查研究，研究人员对514位新生儿父母进行全基因组测序在健康方面的科普，并征询是否期望给自己的孩子做全基因组检测，83%的父母表示愿意。 　　2、常规测序检查的需求 　　即便新生儿出院后，测序的需求也不会停止。虽然检测结果显示你没有影响健康的特殊基因，但是环境作为基因表达和沉默的重要决定因素，影响着你的健康。例如营养、压力、特殊化学试剂、机体锻炼等情况，都会对基因表达进行调控。如果基因测序成本足够低，你或许会每隔几年做一次基因检测，或者在生病时，做基因组测序以探寻基因组上是否有改变。与新生儿基因筛查一样，常规的基因组检查可以在疾病早期阶段进行诊断，进而提前做好预防措施。 　　3、根据测序信息引导购物的需求 　　相信阅读自己的基因组会是一件很有趣的事情，有些基因检测结果并不一定会影响你的生活，有些检测结果却可能影响你的购物习惯哦。大多数消费者并不知道，日用消费品巨头宝洁公司，将自己定位为基因组学的引导者。宝洁公司通过对引起人类头皮屑的真菌进行测序，以开发更有效的去屑洗发水，应用到旗下海飞丝品牌洗发水。一些公司也被允许利用基因组测序开发适合各个年龄段的护肤品，甚至还有不引起湿疹的高价尿不湿。 　　4、探索个性化癌症药物的需求 　　如果你选用个性化护肤品，又怎么会不选择个性化医疗呢?媒体经常报道个性化医疗，高效经济的测序前景将使个性化医疗成为现实，尽管还有很多需要克服的障碍。以癌症为例，医生可以通过测序癌组织样品，确定癌症的原发位置，以及特异突变。根据这些信息进行个性化的治疗。 　　也许未来的某一天,你的家中可能会拥有一个设备：当你的家庭成员生病了，这个设备可以将他的基因信息和疾病症状发送到疾病控制中心，之后将会收到更好的治疗方案，病人足不出户便可接受治疗。听上去是不是很不可思议?

近日，在英国伦敦的科学博物馆，维康基金会(Wellcome Trust)宣布了英国10K(UK10K)项目，即英国将在接下来的三年内测定10000个人的基因组序列。英国10K项目的负责人Richard Durbin表示，这项宏伟的计划将得到生物医学慈善会约1000万英镑的支持，10K项目旨在找出与肥胖和精神分裂症等疾病相关的罕见基因变异。 　　研究人员将测定已加入长期研究计划的4000名英国人的全基因组序列，其中一半的研究是针对英国的双胞胎来进行的，另一半则是针对父母与子女来开展。Durbin在英国维康基金会桑格研究所工作，他表示该项目将寻求发现每个人基因组中插入和缺失的位点，以便将这些突变位点与其不适的症状联系起来。他强调说，许多人都是自愿加入到研究计划，从出生起，他们就被研究人员所跟踪观察，许多生理指标也都经过了反复的测量。 　　另外的6000个人则只是测定其外显子序列，即编码蛋白的那部分基因。Durbin表示，参与外显子测序的人都得有“特别突出的表型”，这样就有利于将某一疾病定位到特定的基因上。其中，2000人是极度的肥胖 3000人患有神经元发育障碍 另外1000人则患有先天性心脏病等比较稀少的疾病，这一情形被认为是多基因相互作用的结果。 　　Durbin说，这一新的项目将建立在新技术发展的基础之上，同时也将吸取国际“千人基因组计划”的经验教训。但与新计划不同的是，国际千人基因组计划仅仅是记录了人类的遗传变异。 　　随着DNA测序费用的快速降低，其他一些分析基因组的生物医学项目也如雨后春笋般出现。对此，Durbin表示维康基金会的这项计划是同类项目里的“高端产品”，跟这项计划最具可比性的项目要数美国经济刺激法案资助的糖尿病人基因组计划，而该计划也仅仅是测定3500名糖尿病患者的基因组序列。

p style=" text-indent: 2em " 今年早些时候，为确立自己在精准医学和数字健康领域的世界领先地位，以色列提出了一项开发基因组和临床数据研究平台的国家倡议。 strong 近日，以色列宣布将开启一项大型人口基因组计划，计划到2023年，对超过10万名患者进行基因组测序，以改善患者的个体化医疗服务。该计划还将于2019年初开始与以色列健康管理组织(HMO)合作并收集患者样本。 /strong span id=" _baidu_bookmark_start_25" style=" line-height: 0px display: none " ? /span /p p style=" text-align: center " img width=" 598" height=" 240" title=" 311.jpg" style=" width: 529px height: 218px " alt=" 311.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/7f38dd31-6fc6-4abb-998b-cd6924afd51f.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 凭借独特优势 建立国家健康数据库 /strong /p p 　　据悉，以色列政府计划花费约10亿新谢克尔(约2.66亿美元)来支持这项基因组和个性化医疗计划。该计划的共同组织者、以色列创新管理局技术基础设施部门高级专家Ora Dar表示，该计划的 strong 最初动机就是改进数字医疗健康技术和基础设施，使以色列人民受益。 /strong 除创新管理局外，以色列总理办公室、财政部、卫生部、社会平等部、经济部、科学技术部以及高等教育委员会的领导人也在牵头开展这项计划。据他透露，领导该计划的CEO已经被选举出来，将负责政府以外的资金筹集工作，详细信息目前尚未公布。 /p p 　　Dar介绍道，工作团队将专注于整合医学、学术科研和工业转化，以便为患有多种疾病患者提供个性化的解决方案。作为该计划的一部分，研究团队还将开展Mosaic Project，招募可代表以色列流行病和种族特征的志愿者， strong 在保证隐私安全和匿名的前提下，收集其临床和基因组信息，最终建立一个可用于研究遗传学和医学信息的国家健康数据库 /strong 。研究团队将在常规医院收集志愿者的生物样本，包括血液、唾液、尿液、粪便以及其他类型的样本，以收集全面的生物信息。志愿者还可以预约进行特定样本收集。 /p p 　　在Mosaic数据库中，研究人员可以通过识别不同患者的信息，选择性进行NGS测序和其他检测。同时，该研究团队也将开发数据分析技术，尤其是肿瘤的个性化治疗研究领域，但患者样本采集收集工作流程仍需要详细的验证。此外，该计划也将建立科学和伦理委员会，负责研究项目批准和测序资金分配。人们需要申请以获得数据可的访问权。 /p p 　　Mosaic数据库将借助以色列的独特“竞争优势”得到充实，包括国家获取的患者医疗数据，多样化的遗传人群、先进的科学研究项目以及日益增长的创业环境等。 strong 因为在过去的20年中，98%的以色列人口已经完全被电子医疗记录体系覆盖 /strong ，包括以色列人、贝都因人以及来自世界各地的人，而且大部分人都获得了两个大型HMOS的投保。Dar相信，借助近20年的医疗健康信息，Mosaic Project能够展示以色列公民患有的长期疾病和发病趋势。 /p p 　　尽管有政府支持，但不可否认的是，该计划的实施仍存在一些障碍。首先就是进一步加强数据系统和数据标准化。为方便人工智能检查患者的数据，要对患者的电子医疗记录、医学影像和样本进行实时监测。同时，还要改善和扩大研究人员获取临床数据的机会，以及加强数据分析人员的培训和资格认证。在道德伦理审查、知情同意和隐私安全方面也要投入大量精力。 /p p style=" text-align: center " strong 大人群基因组计划的兴起 /strong /p p 　　除了以色列的基因测序计划，也有多个国家先后宣布启动大型人口基因组测序计划，夯实以基因数据为基础的精准医学，为疾病诊疗、药物研发提供更多的数据基础。近日，英国方面宣布，其“十万人基因组计划”工作已经完成。该计划于2012年启动，历经5年半，耗资超5亿美元。计划收集的10万人的基因组测序信息可以帮助科学家和医生更好的了解罕见病和癌症，创造新型“基因组医学服务”框架。此外，2018年10月，英国政府宣布将在未来5年内开展500万人基因组计划，这是迄今为止全球最大规模的人群基因组计划。 /p p 　　2017年12月，中国正式启动“十万人基因组计划”。这是我国在人类基因组研究领域实施的首个重大国家计划。该计划将绘制中国人精细基因组图谱，研究疾病健康和基因遗传的关系。其覆盖地域包含我国主要地区，涉及人群除汉族外，还将选择人口数量在500万以上的壮族、回族等9个少数民族。 /p p 　　2018年5月，美国国立卫生研究院正式启动All of Us 研究项目，以加速精准医学研究、改善健康状况。All of Us是NIH近年来资助规模最大的项目之一，也是一项全民参与的健康研究项目。该项目预计纳入100万人的队列研究，参与者包括各种族、不同年龄和性别的人群，也包括病人和健康人。 /p p 　　此外，法国、澳大利亚、日本等国家都启动了大型的人口基因组测序计划。所有这些计划都指定了多个公司作为合作伙伴，为研究的开展提供特定测序技术服务，帮助分析基因组数据。以以色列的基因组计划为例，目前有500多家以色列公司在数字健康处理方面为该计划提供服务，同时将有更多技术型企业加入合作，某些公司还可以开发网络技术保护患者的个人数据和隐私。具体信息将在2019年年初公布。 /p p 　　基因组医学为医学研究带来了一场革命。随着世界各国万人级别基因组测序计划的逐渐兴起，以基因组学为基础的精准医学也迅猛发展，大数据竞备赛的帷幕已经拉开。大量基因测序计划的实施为为开发医疗解决方案和创建大数据分析平台提供了数据基础，为癌症、罕见病等疾病的研究提供了数据支持。同时，从事医疗设备、药品、医疗人工智能和数据分析的科学公司也能从中获得临床、基因组和其他相关数据，并最终造福患者。 /p p 　　参考资料： /p ol class=" list-paddingleft-2" style=" list-style-type: decimal " li p Israel to Sequence 100K People, Create Genomic Database to Support & #39 Digital Health& #39 /p /li /ol

上周最会搞新闻的当属于Illumina。　　上周，该公司的肿瘤液体活检子公司Grail刚启动高达10亿美元的B轮融资。本周在J.P摩根健康大会上，它又再次宣布与IBM等多家公司达成合作，布局中下游。更令业内震惊的是，发它布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列，并宣布会让人类全基因组测序价格进入100美元时代。　　Illumina要让基因组测序进入100美元时代　　DNA测序巨头Illumina发布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列。雷锋网了解到，新仪器NovaSeq 5000和 NovaSeq 6000的运行速度超过现有仪器的70%，只需1个小时内，便可完成一个人的全基因组测序。不久前全基因组测序还需要一天以上的时间。　　Illumina公司的CEO Francis DeSouza认为，“有一天”，公司的NovaSeq系列进行人类全基因组测序的价格将控制在每人100美元。2006年，Illumina公司的第一台DNA测序仪测量一个人的全基因组数据需要30万美元，如今公司的最高配置产品测序价格只需要1000美元，这里面包含试剂和机器的成本。 Illumina公司一直以来致力于将他们的产品从“阳春白雪”走向平常百姓家。　　Illumina公司称，NovaSeq 6000预计四月份开始出售，NovaSeq 5000今年中开始出售。NovaSeq 5000和6000的售价分别为85万美元和98.5万美元。　　不过对于测序成本会降到100美元这一消息，有业者认为不乏投机取巧的嫌疑。心脏病和遗传学专家Eric Topol认为，“Illumina公司CEO提出的100美元基因组计划是一种投机行为。总有一天我们会达到那样的技术水平，但只是会在什么时候，用的什么仪器，现在说不准。”　　Illumina联合IBM解读肿瘤基因　　同样是在本周，Illumina和IBM建立了基于Watson系统的合作伙伴关系，希望在癌症研究中让基因数据的解读更加标准化和简化。　　具体来说，这两家公司将应用部署Watson for Genomics工具，帮助研究人员解读Illumina的实体肿瘤谱分析结果。Watson for Genomics会被整合到Illumina的BaseSpace和肿瘤测序过程中，这能让科学家检测多达170个基因的变异，更快速和全面地诠释相关数据。该工具将用于帮助严重的癌症患者寻找可能相匹配的药物。　　Illumina与皇家飞利浦合作　　除了上面两则事件，Illumina本周还与皇家飞利浦公司达成战略合作，两家公司会将Illumina分析遗传变异与功能的测序系统，与飞利浦的IntelliSpace Genomics临床信息学平台整合，开发综合的解决方案。　　新的方案，会从肿瘤学病例中获得、分析、注释与解释基因组学数据。　　虽然癌症病例中对肿瘤进行基因检测非常关键，但只有一小部分基因直接导致了个体所罹患的特定癌症，或对这一特定患者具有可发挥的治疗作用。所以如果要对基因数据作出有意义的解释，就需要了解患者的病史、进行相关实验室检测并确定其癌症类型。　　这也是两家公司合作的目的所在。　　医改政策　　国务院印发了十三五医改规划　　本周，国务院印发了《“十三五”深化医药卫生体制改革规划》，部署加快建立符合国情的基本医疗卫生制度。其中的重点任务，是要在分级诊疗、现代医院管理、全民医保、药品供应保障、综合监管等5项制度建设上取得新突破。　　具体而言，到2017年医改的主要目标有，基本形成较为系统的基本医疗卫生制度政策框架 85%以上的地市开展分级诊疗试点 家庭医生签约服务覆盖率达到30%以上，重点人群签约服务覆盖率达到60%以上 基本实现符合转诊规定的异地就医住院费用直接结算，等等。　　而到2020年的目标是，居民人均预期寿命比2015年提高1岁，孕产妇死亡率下降到18/10万，婴儿死亡率下降到7.5‰，5岁以下儿童死亡率下降到9.5 个人卫生支出占卫生总费用的比重下降到28%左右 基本医保参保率稳定在95%以上 城乡每万名居民有2—3名合格的全科医生，全科医生总数达到30万人以上，等等。　　完整改革规划见这里。　　国内医改进行的同时，美国的医改也有了新的动向。　　奥巴马刚发表告别演说，医改就将被废除?　　1月20日，总统奥巴马将下台，让位给唐纳德?特朗普。雷锋网也就此回顾了他当政期间在医疗行业的政绩。但人未走，茶已凉。　　本周，由共和党把控的美国国会参众两院已经做出了废除奥巴马医改主要条款的第一个关键步骤，12日和13日先后批准一道只需简单多数票即可通过的预算调节程序。这程序规定以简单多数通过，民主党人无法通过长篇发言来阻挠表决通过。参议院100个席位中，共和党控制了52个席位。　　预算决议通过后，特朗普马上在社交平台上写道，“贵得负担不起”的医改法即将成为历史!　　共和党人可以利用这一预算调节程序的授权，废除奥巴马医改法案的诸多具体条款。但从技术层面上说，这不等于正式废除医改。此外，尽管大多数共和党国会议员支持废除奥巴马医改，但迄今对采取何种方案替代并未达成一致意见。　　推翻现行医改法案的同时，新一届政府也要确保平稳过渡，建立以病人为中心的医疗制度。　　新产品新技术　　飞利浦用VR技术助力脊柱手术　　1月12日，雷锋网报道飞利浦宣布了一项“有趣的”手术导航技术新突破——“VR”功能。该技术已经应用于他们复合手术室的微创脊柱外科手术中。　　飞利浦的脊柱手术导航系统工作原理是：将光学定位跟踪系统和荧光CT结合起来，以实现实时三维导航。即将CT信息传输到计算机工作处理站，进行三维重建、图像匹配、图像融合等，同时在手术过程中应用定位技术动态追踪手术器械以及患者解剖位置当前位置，实时显示在患者的CT影像上，这样医生就能通过显示屏从各个方位观察到当前手术入路以及各种参数(角度、深度等)。在基本工作原理上，其与市面上其它的计算机导航系统原理是一致的。　　但是，飞利浦这次推出的特色是它的“VR”功能，即在荧光CT上附加照相机，在拍CT的时候拍个照，进一步，将照相机拍摄的病人解剖图像与荧光 CT三维成像结合，产生高分辨率的输出结果。理论上讲，这能让外科医生更加清晰地知道他放置椎弓根螺钉的位置，同时通过3D导航可以确保植入椎弓根的螺钉位置的精确度。　　可穿戴设备能预测疾病　　1月12日，斯坦福大学在《PLOS Biology》发表的一篇文章中称，可穿戴式生物传感器不仅可以监测心率、体表温度、运动量和其他生理参数，还能检测出与肝炎、炎症甚至胰岛素有关的重要生理指标的异常。在我们将要得病而未得之前，可穿戴设备可能会提前预测出来。　　文章中提到，许多可穿戴传感器能连续频繁地监测生理功能，包括心率、体表温度、血氧水平以及运动。可穿戴传感器24小时监测身体机能，在用户患病或有其它异常时，来自这些传感器的数据显示出了日常活动模式的个性化差异。　　研究人员观察分析了来自60个测量对象的20亿监测数据。研究对象携带运动追踪器和其他监测器的数量从1个到7个不等。他们同时发现，传感器能区分出胰岛素敏感和胰岛素抵抗患者，这意味着这种设备未来有可能协助识别有2型糖尿病风险的人。　　研究结果表明，便携式生物传感器对监测个人日常活动和生理状况大有裨益。

中国科技网讯 据美国物理学家组织网近日报道，英国牛津纳米孔技术公司在佛罗里达州基因组生物学与技术会议上宣布了一个爆炸性消息，即推出GridION和MinION两款基于新一代DNA测序技术的便携式基因组测序仪，后者仅有U盘大小，可插入电脑USB端口完成测序，价格仅900美元。 　　两个仪器都是基于纳米孔测序技术，采用一种特殊的蛋白在薄膜结构上打出纳米级小洞或小孔，在膜的一侧施加电压将单条DNA链(带负电)拉进纳米孔。当DNA的化学碱基通过时，引起细微的电流变化，测量这种变化即可识别出不同的碱基(T、C、G和A)组成顺序，然后通过电脑将每一部分的结果编织在一起呈现。人类基因组包含大约30亿个碱基，DNA测序就是将这些碱基的顺序识读出来。 　　该消息令投资者大为振奋，而对于牛津纳米孔技术公司的竞争对手美国Illumina公司和生命科技公司来说犹如一记重创。生命科技公司于今年初推出的最新台式离子质子序列发生器测序需要24小时，价格约15万美元。相比之下，如果将20个单元连接在一起，GridION可在15分钟内完成整个人类基因组测序，价格为5000美元 如U盘大小、即插即用的MinION可直接插入笔记本电脑USB端口测序。 　　无疑，新测序仪将带来DNA测序更为广泛的应用，允许非专业科学家提取DNA信息，即使在野外研究人员也可将样品置于仪器中，将其插入载有相关软件的笔记本电脑后，几乎片刻就会得到基因组样品的信息，以确定植物或动物的遗传性状。种子研究公司可使用它来分析田间作物，如查查是否有外源混合 肉类检查员可拿它测试不同类型的微生物 生物学家可以用它来寻找几代人基因中的微小变化。 　　然而，在这些愿景中也有小小瑕疵：目前这种设备有4%的错误率 MinION是一次性的，产量不如GridION高 尽管该公司称，在今年某个时候发售相关产品之前，价格会大幅下降，但对于许多应用者来说还是有些贵。

谢晓亮 　　12月21日出版的美国《科学》杂志发表了题为《单细胞全基因组测序探索精子重组规律和遗传缺陷》的论文。同时，该期《科学》杂志也将单细胞全基因测序列为2013年六大值得关注的科学领域之一。 　　该论文由美国科学院院士、哈佛大学教授谢晓亮课题组与北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)研究员李瑞强课题组等联合完成。谢晓亮在接受《中国科学报》记者采访时表示，这项工作首次实现了高覆盖度的单个精子全基因组测序，构建了迄今为止重组定位精度最高的个人遗传图谱，这一技术方法在男性不育症研究和肿瘤早期诊断及个体化治疗等生物医学领域有着广泛的应用前景。 　　谢晓亮指出，单细胞DNA扩增技术和高通量测序技术的发明，使得测序单个细胞(精子)的基因组成为可能，利用单细胞全基因组测序技术来研究人类的染色体重组规律，具有以往技术无法比拟的优势。 　　首先，精子是天然重组产生的单倍体，取材方便，而且一个人身上可取的精子数量几乎是无限的，可以很容易地研究个人水平的重组分布规律 其次，单细胞全基因组测序技术提供了最高的分子标记密度，减少了偏差，能够得到最为精确的片段交叉重组定位结果，可以非常清晰地揭示片段交叉重组的分布以及个人水平上重组率的分布规律 第三，测序技术本身具有高通量、自动化等特点，随着未来测序成本的进一步降低，可以对一个人更多的精子进行测序，从而获得精度更高的个体特异性的重组率分布图谱，也可以通过比较很多人的精子来研究重组率分布在不同个体之间的差异。 　　据谢晓亮介绍，以往对人类染色体重组的研究，由于受到实验技术的限制，分辨率一直都比较低，此外由于一个家庭内的孩子数目有限，以往的研究都是在群体水平上开展的，而无法开展个体水平的遗传重组规律研究。 　　需要注意的是，重组率在整个基因组中并非均匀分布，而是集中在一些散布的狭小区域内，且不同物种之间以及相同物种的不同个体之间都可能存在明显差别。其中，为什么基因区附近的重组率会降低，成为长期困扰学术界的一个难题。 　　研究人员使用新近发明的MALBAC扩增技术，对一个亚洲男性的99个精子进行了单细胞全基因组DNA扩增，并且利用HiSeq高通量测序技术对每个精子分别进行了一倍深度的测序，其定位精度远远超过几个月前斯坦福大学一个小组的报道。研究人员首次发现，基因区附近重组率的降低由分子机制所决定，而非自然选择的结果，从而一举解决了多年来困扰学术界的生物学难题。 　　谢晓亮强调，单细胞全基因组测序是一种先进的技术方法，在未来生物医学研究中大有“用武之地”。 　　例如，谢晓亮等人在此次精子测序结果中发现，有5%的精子基因组是非整倍体的，而非整倍体会造成严重的先天性出生缺陷。因此，利用单细胞全基因组测序技术，有望揭示更多的导致男性不育症的原因。 　　谢晓亮还指出，已有的研究表明，基因或基因组变异是肿瘤发生的根本原因，利用单细胞全基因组测序技术，可以对获取的肿瘤细胞进行更为精确和深入的分析，了解癌细胞的基因如何突变，以及肿瘤的来源、属于哪种基因型等，为早期检测和诊断肿瘤和肿瘤的个体化治疗提供指导。

对Greg Merhar来说，测序全基因组的决定结束了他这一生的疼痛原因诊断。他的妻子，Debra Leonard博士，最近带头进行了佛蒙特大学（UVM）的一项试点研究，对73名大学教职员的基因组进行测序。十三年前，第一个人类基因组的测序花费了近30亿美元。如今，每个基因组的成本已急剧下降至接近1,000美元，因此在不太遥远的未来，这对患者而言可能是一种越来越普遍的工具 – 这正是佛蒙特大学最近的一项试点研究的课题。Debra Leonard博士，佛蒙特大学的病理学主任，希望研究一下：当了解一个人的基因信息后将如何影响人们的健康和幸福。关于遗传信息能如何显著地改变一个人的生活，她也有着切身体会：通过测序全基因组，她的丈夫终于能够确定造成他40年严重疼痛的疾病。Leonard领导了一项试点研究 – 这是与UVM医学院和UVM医学中心的联合项目，其中73名大学医生和领导自愿测序他们的全基因组。“这个项目是有些独特的，因为我们希望以医学上适当的方式处理许多人的基因组，”Leonard说。“我们希望确保他们在签知情同意书之前进行遗传咨询，知道他们同意做什么。”Leonard是一位分子病理学家，已经做了24年的基因检测。她目前正努力将多种类型的检测带到佛蒙特大学。“三年前，我来到这里担任病理学和检验医学的主任，我的理想是实施更广泛的基因组测序，用于佛蒙特的临床护理，”Leonard说。她开发了一个项目，在患者的肿瘤上开展基因检测以诊断癌症，并预测患者的预后。另一项检测是筛查患者，看看他们是否存在某些遗传性癌症的风险。还有一个项目是检测某些患者，预测他们对不同治疗方法的反应 – 这可以帮助医生确定他们开的药适合这个人。不过，她最近的试点项目走得更远。所有DNA的路线图Leonard建立了一个“了解你的基因组（Understand Your Genome）”工作组，其中73名UVM教职工自愿测序他们的全基因组。这项检测将分析每一个基因 – 人类基因组中有超过30,000个基因 – 看看参与者是否有可以跟踪处理的遗传风险或疾病。“了解你的基因组计划”是由遗传分析公司Illumina开展的。但Leonard希望不仅仅是向人们提供与他们基因有关的海量数据，她希望做得更多。她设计了在测序前和测序后与遗传咨询师交谈，以确保参与者就他们可能收到的信息——无论好的、坏的和含糊的——都能获得适当的指导 。Leonard在这一领域工作了二十多年，但她对全基因组检测能带来怎样的惊喜也有切身的感受。她和她的丈夫Greg Merhar在2014年的圣诞节给了彼此一份独特的礼物：他们每个人都进行了全基因组测序。Merhar的Illumina报告中强调了三个“意义不明、但可疑的”基因变异。其中一个突变是在引起家族性地中海热（FMF）的基因中。Merhar认为，这是极为不可能的，没有任何医生想过检查这种疾病。“我有金色的头发和蓝色的眼睛，而家族性地中海热通常与阿拉伯人、土耳其人、亚美尼亚人、西班牙裔和德裔犹太人相关，”他说。最好的圣诞礼物近40年来，Merhar一直忍受着持续的关节疼痛和腹部疼痛。“我做过核磁共振和X射线检查，在我的跟腱中注射过可的松以及各种各样的东西，”Merhar说。于是，他开始阅读与FMF基因有关的东西，发现它与身体如何调节炎症有关。他意识到，这可能是他的关节突然发作和疼痛永远得不到解决的原因。他着实花了一些力气，最终说服一名风湿病专家给他开了治疗FMF的药物处方。“坦白地说，我在一个周五晚上吃了药，到了周六上午，我感觉比过去几年好多了，”Merhar说。“过了三四天，我意识到这些年我有多么痛苦。所有这一切都消失了。”这是一张Merhar基因组的快照，显示出引起他疾病的FMF基因变异。顶部的数字显示了他的300万个核苷酸碱基对中发生的突变。这么多的数据需要分析！测序基因组让Merhar花了5,000美元，他说这是他花过的最值的钱。“在吃了几个星期的药后，一天早上我躺在那里，我记不起任何部位的疼痛。而实际上我的跟腱已经缩小了很多，现在我的鞋子比以前小半码。”了解也不一定能解决问题自去年以来，测序的成本已经下降至接近1,000美元。这与13年前一个国际科学家团队花费近30亿美元测序第一个人类基因组相去甚远。几十年来，医学界已经知道某些基因与特定疾病相关联，并且能够检测患者的那些变异。不过，“像这样的情况是比较新的，我们实际上是在测序表面上健康的人。”哈佛大学的医学遗传学家Robert Green博士这样说。“因为我们一直在问，我们在他们基因组里发现的东西在他们的生命进程中是否能在医学上对他们有用？我们是否能找到疾病的风险因素而让我们能够采取应对措施？”Green说。Green最近与佛蒙特大学的教职员志愿者交谈，他们作为“了解你的基因组计划”的一部分，测序了他们的基因组。他说“基因组测序对一般公众而言是不是一种合适的筛查方法，我认为现在还没有定论。”未知的东西会不会伤害我们？在73名最近接受筛查的UVM教职员中，6个人收到消息，他们携带了一个可能预示着严重疾病风险的变异。现在有几千种可检测的不同遗传性疾病。不过即便如此，还是有大量的基因变异，并非所有问题都能回答。例如，Leonard说，在科学家鉴定出导致囊性纤维化的基因之后，他们意识到，该基因中有许多、许多的变异。“携带这些变异的人并不总是出现全面爆发的肺和胰腺囊性纤维化，”她说。“他们可能患有慢性支气管炎，可能有慢性鼻窦炎，也可能是不育的。”目前有一系列疾病，它们与引起囊性纤维化的基因存在关联，Leonard说。“我们正在不断了解我们的基因组信息如何发挥作用。”Green认为，在某些情况下，测序一个人的全基因组可能揭示恐怖信息，而科学还没有足够的了解去应对。“试想一下，”Green说。“假设你的致病基因中有一个突变，但放在你面前的那份文档根本无法确定你的风险是增加了一点点，增加了中等量，还是增加了很多……这的确让你和你的医生处于非常尴尬的境地。”但是，科学家每天都在学习有关基因的新信息。迄今为止，全世界已有数百万人进行了基因组测序而作为研究项目的一部分，但那些人并没有拿回他们的信息。只有几千人 – 包括佛蒙特大学的73人 – 测序了基因组，并收到了临床报告。当然，这种情况正在迅速改变。来源：VPR

四月二十七日的Nature Methods杂志上发布了一项引人注目的测序技术，G&T-seq(Genome and Transcriptome Sequencing)。该技术能够实现大规模的DNA和RNA平行测序，同时展现单个细胞的基因组序列和基因活性。 　　研究人员用G&T-seq对220个小鼠和人类细胞进行测序，获得了空前详细的信息。他们首次观察到，当细胞丢失或获得染色体拷贝时，该区域的基因表达也会出现相应的变化(减少或增加)。 　　&ldquo 在单个细胞中同时测序基因组和转录组，我们可以看到基因变异的功能性影响，&rdquo 文章的通讯作者之一，鲁汶大学和Wellcome基金会桑格研究所的Thierry Voet,教授说。&ldquo G&T-seq有助于更深入的理解正常组织和疾病组织之间的遗传学差异，为人们提供正常发育和疾病发展的新线索。举例来说，人们可以通过G&T-seq更好的理解肿瘤中的癌细胞多样性。&rdquo 　　在此之前，人们还无法同时测序单个细胞中的DNA和RNA。而G&T-seq可以在多种测序仪上实现这一点，对DNA和RNA进行高通量的单细胞测序。 　　&ldquo 这一方法的可扩展性令我们感到振奋，&rdquo 文章的第一作者，Wellcome基金会桑格研究所Dr Iain Macaulay说。&ldquo 为了真正理解组织中的细胞异质性，我们需要同时获得大量细胞的基因组和转录组数据。随着测序成本的不断下降，这种大型项目将更具可行性，最终使我们详细了解人类组织中的细胞多样性和生活史，&rdquo 　　研究人员用G&T-seq测序了同一个人的两种细胞：乳腺癌细胞和正常血细胞。正常细胞大多拥有两个拷贝的染色体，而癌细胞往往存在染色体片段的缺失或冗余，其转录组也和正常细胞大不相同。 　　他们在乳腺癌细胞中发现了一种与癌症有关的新染色体融合。随后，研究人员用Pacific Biosciences公司的长读取测序仪进一步分析了这些细胞的转录组，获得了融合转录本的完整序列，鉴定了发生融合的具体位点。 　　研究人员还发现，正常血细胞中有四个细胞的11号染色体存在三个拷贝，它们11号染色体的RNA表达出现了峰值。这是传统测序技术无法检测到的。 　　研究人员通过G&T-seq对早期胚胎发育进行了研究。他们用化合物处理小鼠胚胎使其染色体不稳定，然后与正常小鼠胚胎进行比较。研究结果再次证明，当小鼠获得或者丢失染色体的时候，会立刻引起基因表达量的改变。 　　&ldquo G&T-seq能为我们揭示更多的细胞特征，&rdquo 文章的通讯作者，牛津大学的Chris Ponting教授说。&ldquo 我们希望将来还可以涵盖表观遗传学数据，更全面的理解正常发育和疾病过程中细胞异质性。&rdquo

来自伦敦帝国理工学院的科学家正在开发一种技术，它能够在几分钟内完成个人基因组的测序，且费用比目前的技术要低得多。研究人员已经将这项原型技术申请专利，其研究成果发表在近期的《纳米快报》(Nano Letters)杂志上。 　　在这个新研究中，研究人员证明能在50nm孔中利用电荷高速推动DNA链。当DNA链出现在芯片后面时，它的编码序列被一种电极隧道接头(tunnelling electrode junction，生物通译)读取。电线之间的2nm间隔支持一种电流，它能与每个碱基的不同电信号相互作用。然后，一台强大的计算机能够解析碱基的信号，以构建出基因组序列。 　　一直以来，因纳米孔测序的高速和高通量，它被认为是DNA测序技术的重大进步。在典型的纳米孔实验中，生物分子在电力驱动下穿过一个外加电场的纳米孔。这导致孔内离子电流的特征性阻断。通过分析，能提取出有关分子性质的一些信息，如长度、成分以及与其他分子的相互作用。但是，目前基于粒子电流阻断或荧光的检测似乎还缺乏时空的分辨率，不能获得结构信息。 　　而另一种基于DNA的隧道运输的检测方法有望打破这些限制。因其源于量子力学，隧道电流随距离迅速衰减，从而提高空间分辨率，还提供了分子的特异性。 　　帝国理工学院化学系的Emanuele Instuli博士解释了研究时面临的挑战：&ldquo 直到现在还很难精确对齐接头和纳米孔。此外，对这种尺寸电线的改造接近原子规模，实际上已达现有仪器的极限。然而，在实验中，我们能够让两个铂电线进入电极接头，其间隔足够小，让电流能够通过。&rdquo 　　研究人员通过隧道光谱学鉴定出有功能的隧道装置，随后第一次证明能在纳米孔平台上同时进行隧道检测和DNA分子的离子电流检测。这是迈向超快DNA隧道测序的重要一步。 　　与现有技术相比，这项技术有几个明显优势：纳米孔测序很快、很简单 硅芯片比目前使用的一些易损材料更耐用，它们能够处理、洗涤、并重新使用很多次，而完全不会折损其性能。 　　作者之一，化学系Joshua Edel博士谈到：&ldquo 与目前的技术相比，这个装置能够带来更廉价的测序：只需几美元而已。我们还未试过全基因组测序，但是初期实验表明理论上能够在几分钟内完成人类基因组的全基因组扫描。它显然快得多，更可靠，且有望放大成一种装置，每秒钟读取1千万个碱基。&rdquo

p 　　人类基因组计划投入38亿美元，6个国家花费13年，才得到第一张人类全基因图谱，今年这项检测的市场价格只有3000至4000美元。未来，测定个人全基因组能不能走进中国老百姓生活，价格更便宜一点? /p p 　　昨天开幕的2015浦江创新论坛上，华大基因总裁汪建透露，“中国造”一天能测100人全基因组的全自动化基因仪器设备已经问世。取一滴血或一口唾沫，就可测得一个人的全基因组，了解自己暗藏着哪些出生缺陷，肿瘤危机甚至罹患传染病的风险等。目前，该设备在美国、澳大利亚、欧洲已经有了用户，并开始临床使用。 /p p 　　“每一个新生儿从出生那一天知道自己基因是什么样，不再是梦想。我们许诺在明年将这种个人的全基因组检测，降到1000美元以内。未来3至5年，还将继续降到3000人民币以内。”汪建指出，基因测序双螺旋机体积小，测序精准、灵活、快速经济，目前已经可以大量生产。希望后年可以装备全国二甲以上的医院，并跟随“一带一路”战略，成为推动国家事业发展核心力量。 /p p 　　今年初，美国政府和中国都开始酝酿精准医学计划。不过，以往我国的生物大数据不足、样本库缺乏、关键检测设备等受制于人；而本国的基因产品和技术，成本高，便捷性也不足。华大基因坚持采用全新的发展模式，以先进的仪器制造为突破，从基础研究到农业应用，再到生命科学的临床应用。目前，华大基因的肿瘤研究已经完成85000人，耳聋预防覆盖48万人，染色体异常筛查到80万人，按照检出率让8000个家庭远离了染色体异常导致的痴呆。 /p p 　　如果说人和猴子的基因差别是1%，那么肿瘤患者和正常人的区别只有0.001，发现“青萍之末”需要高通量、低成本的基因分析，这将远远早于X光、核磁共振和病人自己的主诉，将为肿瘤精准医疗带来根本性的变化。汪建透露，华大基因将要发起全球精准医学联盟，联合上海中山医院、深圳市13家医院，中山大学8家医院，北京华西医院，与国内五座城市，欧洲两个国家以及美国两三所大学形成全球联盟，并与阿里云、华为大数据形成战略联盟。 /p

据美国物理学家组织网近日报道，英国牛津纳米孔技术公司在佛罗里达州基因组生物学与技术会议上宣布了一个爆炸性消息，即推出GridION和MinION 两款基于新一代DNA测序技术的便携式基因组测序仪，后者仅有U盘大小，可插入电脑USB端口完成测序，价格仅900美元。 　　两个仪器都是基于纳米孔测序技术，采用一种特殊的蛋白在薄膜结构上打出纳米级小洞或小孔，在膜的一侧施加电压将单条DNA链(带负电)拉进纳米孔。 当DNA的化学碱基通过时，引起细微的电流变化，测量这种变化即可识别出不同的碱基(T、C、G和A)组成顺序，然后通过电脑将每一部分的结果编织在一起 呈现。人类基因组包含大约30亿个碱基，DNA测序就是将这些碱基的顺序识读出来。 　　该消息令投资者大为振奋，而对于牛津纳米孔技术公司的竞争对手美国Illumina公司和生命科技公司来说犹如一记重创。生命科技公司于今 年初推出的最新台式离子质子序列发生器测序需要24小时，价格约15万美元。相比之下，如果将20个单元连接在一起，GridION可在15分钟内完成整 个人类基因组测序，价格为5000美元 如U盘大小、即插即用的MinION可直接插入笔记本电脑USB端口测序。 　　无疑，新测序仪将带来DNA测序更为广泛的应用，允许非专业科学家提取DNA信息，即使在野外研究人员也可将样品置于仪器中，将其插入载有 相关软件的笔记本电脑后，几乎片刻就会得到基因组样品的信息，以确定植物或动物的遗传性状。种子研究公司可使用它来分析田间作物，如查查是否有外源混合 肉类检查员可拿它测试不同类型的微生物 生物学家可以用它来寻找几代人基因中的微小变化。 　　然而，在这些愿景中也有小小瑕疵：目前这种设备有4%的错误率 MinION是一次性的，产量不如GridION高 尽管该公司称，在今年 某个时候发售相关产品之前，价格会大幅下降，但对于许多应用者来说还是有些贵。

美国科学家于1985年率先提出人类基因组计划，1990年正式启动，美国、英国、法国、德国、日本和中国科学家都参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。之后，2000年6月26日，六国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。在这场规模宏大、影响世界的基因测序项目落幕后，全球内陆续又有不同国家竞相开展各自的基因组测序计划，本文对有动作的国家作了大致梳理：　　中国　　近期国家卫计委发布消息，我国正在制定“精准医疗”战略规划，这一规划或将被纳入到十三五重大科技专项。另外，国家精准医疗战略专家组成员詹启敏院士认为精准医疗是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者生活环境和临床数据，实现精准的疾病分类和诊断，制定具有个性化的治疗方案发展精准医学对中国而言是值得把握的良机，主管部门已经考虑把精准医学纳入到十三五的一个工作重点来进行推动。在2030年前，中国精准医疗将投入600亿元，其中中央财政支付200亿元，企业和地方财政配套400亿元。　　和精准医疗相关的是今年11月份，中国医科大学附属盛京医院联合中国遗传学会遗传咨询分会启动“中国双胎基因组计划”，逐步建立起双胎无创产前检测的标准规范，推动无创产前检测技术在双胎妊娠中的应用。　　这与二胎政策放开，以及辅助生殖技术的发展，导致双胎妊娠越来越多的当下现实有关，而我国目前缺失针对双胎产前诊断的确切方法，所以需要有高准确度的无创产前筛查。该“中国双胎基因组计划”将在三年内完成1万例双胎样本的无创产前检测。　　英国　　2015年11月12日，英国政府全资控股的英格兰基因公司宣布和中国明码(上海)生物科技有限公司签署协议，由该中国公司参与英国的“10万基因组计划”，提供基因组数据解析工具，帮助研究人员提高数据分析质量。　　英国的“10万基因组计划”由英国首相David Cameron于2012年12月提出，并由Genomics England负责实施，计划在2017年之外对英国国民健康服务中心(National Health Service)的10万名患者进行测序。政府发起于2012年，旨在对英国国民医疗保健制度(NHS)记录中的10万名病人的完整基因组进行测序。　　项目目标是根据基因组学和临床数据制定个性化的癌症和罕见疾病疗法，并使NHS成为“世界上第一个将提供基因组医学作为日常护理一部分的主流健康服务体系”。此项目不仅让参试者受益于临床分析，而且他们的基因组数据还会对全社会的患者贡献价值。比如，医生通过把一名患者的前列腺癌症基因和英国基因数据库中的数据作对比，可能揭示出该病背后的具体基因模式。医生可能会找出具有同样基因模型的其他患者，然后了解哪些药物和程序对患者有益。　　据悉，该项目将获得总值超过3亿英镑的组合投资，有望让英国成为癌症和罕见病遗传研究的全球领先者。　　美国　　其实医药研发与创新优势凸显的美国，在单国基因组测序计划方面并非领跑世界。今年1月下旬，美国总统奥巴马在2015年国情咨文演讲中深情地宣布“精准医疗计划”这一项目，并1.3亿美元用于百万基因组计划，占总计划(2.15亿美元)的60.5%。　　由于“精准医学”项目的短期目标是为癌症找到更多更好的治疗手段，长期目标则是为实现多种疾病的个性化治疗提供有价值的信息，所以项目核心在于创建一个囊括各个年龄阶层、各种身体状况的男女志愿者库，研究遗传性变异对人体健康和疾病形成产生的影响。研究人员希望，在招募新志愿者的同时，“精准医学”能够有效整合现有研究项目旗下数以万计志愿者的基因数据，最终使参与人数达到100万。　　据分析，美国之所以落后于欧洲(英国)开展“全基因组测序”，主要原因并不在于技术的落后，而是因为美国的基因测序公司及机构实在是太多了，一方面他们彼此之间的竞争太厉害不利于展开合作，另一方面是他们之间采用的标准并不统一、兼容程度不够高。　　加拿大　　在2001年人类基因组测序草图基本完成后，加拿大预测个体基因组测序将出现爆发趋势。个体基因组测序，每个个体的疾病档案、生理和生物特征及个人遗传学特质将成为医学精准治疗的高价值信息。因此加拿大政府于2005年发动了称为个体基因组项目(PGP-Canada)。　　该项目将根据环境与遗传相互作用产生一系列生物学性状的基本原理，收集志愿者的基因组、环境和人类特质等数据信息，同时宣布研究结果将完全公开共享。　　另外与此相关的最近消息称，加拿大科学家已经通过逐个关闭18000个基因(占人类基因组的90%)发现，超过1500个核心基因是人类必需的。这一发现为达成生物医学研究的长期目标——精确定位基因组中每一个基因的作用奠定了基础。　　澳大利亚　　澳大利亚计划花4年时间，学习英国打造本土十万基因组计划。通过测序罕见疾病和癌症患者的基因组，创建大规模澳大利亚国民基因数据库，推动相关药物的进一步研究和发展，构建一个基于基因组学的新医疗卫生服务系统。　　该项目的参与方有Garvan医学研究所、联邦政府以及其他研究机构，如澳大利亚最大的电讯公司Telstra，其中Telstra公司已成立专门的健康部门。澳大利亚政府相信此次项目能给政府、机构以及个人创造许多可能，共同创造一个澳大利亚的基因组学经济。　　韩国　　2015年11月底，韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)宣布推出韩国万人基因组计划。该计划将获得健康人群和免疫力低下人群的基因组测序数据 并用于研究韩国人群的遗传多样性 构建标准化的基因变异数据库，发现罕见基因突变 注释基因组数据 推动日益增长的基因组学市场。预计2016年，该项目将获得150万美元的启动资金，预计2019年完成。在未来几年时间里，计划获得2300万美元的资助。　　其实在今年年底的万人基因组计划之前，2014年2月19日，韩国政府宣布正式启动一项耗资5.4亿美元的后基因组计划，以推动新型基因组技术的发展和商业化。该计划包括绘制标准人类基因组图谱、发展本国的人类基因组分析技术，以及依托基因组的疾病诊断和治疗技术等五大目标。　　不到一年，从后基因组到正是推出万人基因组计划，正显示了韩国积极战略布局基因领域，追赶世界的强大决心。　　冰岛　　冰岛虽然一度陷入经济危机，濒临破产的生死边缘，但不可否认的是其生物制药业的飞速发展，这主要得益于冰岛生物医学和基因研究的先进和发达。　　今年3月份，《自然遗传学》杂志发表了四份由冰岛研究员们撰写的研究报告，他们在研究过程中，将2636名冰岛人的完整基因组进行了有序排列。将那些挑选出的冰岛人的完整基因组进行有序排列之后，研究人员们参考另外10万人的基因组推测出了相应的研究结果，而那10万人的基因组，只有部分基因组是有序排列的，那些基因组与心脏病、肝病以及甲亢等疾病的产生有关。　　1998年，生物技术公司deCode Genetics公司就开先河欲首先绘制冰岛人的基因组图谱。尽管当时备受争议，被质疑研究图谱的科学价值，但该公司抵住外界压力，依然大胆开始尝试。　　其实冰岛拥有一系列鲜明特征有益于开展基因测序。它的人口相对较少，而且处于隔离的地理环境，对研究基因遗传变异提供天然的研究基础。另外80%的冰岛家庭都存储有家族遗传谱系数据。且冰岛的公共卫生服务记录可最早追溯到1915年。　　新加坡　　2000年6月，新加坡展开”新加坡基因组计划”，将致力研究疾病对白种人和亚洲人有何不同影响，以及选择最佳治疗方式。”新加坡基因组计划”的第一个5年研究已获得6000万新币(3500万美元)的经费。　　新加坡的基因组研究计划准备聘请本国和国际人类基因科研人才，研究一些困扰着亚洲人的疾病导因，包括乳癌、肝癌、结肠癌、鼻咽癌等，以找出适合亚洲人的疗法和药物。　　以色列　　2015年5月，以色列计划建立一个由政府授权的基因数据库。该计划细节尚未敲定，也未正式展开，但许多智库已经举行了会议研究建立数据库的潜在障碍以及应对办法。在以色列，每个人都有一个与其ID号相关的、从出生到死亡的所有医疗记录，因此在开发临床数据库方面以色列拥有独特的优势。　　目前，主要的任务是收集市民的DNA样本，并将其与临床数据进行匹配。这是项巨大的挑战，因为一方面涉及公民的隐私保护和伦理问题，另一方面是收集样本并进行化学测试以确定基因序列的预算问题(目前费用大约每个样本1000美元)。　　沙特阿拉伯　　沙特基因组计划于2013年底推出，旨在绘制沙特几千万人的遗传密码图谱，以确定导致不同的疾病基因突变，并研发新的方法进行治疗。通过这项计划，研究人员将能够确定正常基因突变和致病基因突变，并试着研发预防和治疗疾病的方法。　　沙特是世界上遗传病最严重的国家之一，其原因是近亲结婚。沙特近亲结婚率为63%，这意味着大量的近亲结合加剧了遗传病在沙特阿拉伯的流行。未来基因工程的成果将投入包括婚前体检等应用。　　爱沙尼亚　　2015年11月，爱沙尼亚宣布将上线一套遗传信息查询系统，想要收集所有公民的DNA。这些数据或用于临床研究，以制定个性化的医疗计划。　　自2000年开始，爱沙尼亚政府便着手搭建基因数据库。目前已收集的超过52000个基因样本，被保存在爱沙尼亚国立生物数据银行。当地政府还根据这些数据，开发出一套医疗信息查询系统，免费提供给公民以及他们的医生，预计今年底推出。　　爱沙尼亚政府相信，有朝一日，当自愿捐献基因数据的人达到足够之多，便能为现有的医疗体系带来彻底变革。　　将上述信息汇集成如下表格：

p 　　非盈利联盟GenomeAsia 100K最近宣布了一项计划，测序10万亚洲人的基因组，希望能加速精准医疗在亚洲人群中的应用。该计划除测序外也将利用大数据分析和数据科学及人工智能的研究进展。至少12个南亚国家，7个北亚和东亚国家将参与其中。 /p p & nbsp ??第一阶段，该计划将主要为亚洲所有主要种族分布构建参考基因组，这代表着向理解亚洲地区的人口历史和子结构迈出了一大步。10万人基因组测序的结果将与微生物组、临床和表型信息进行配对，以便在本地血缘的背景下对患病人群和健康个人进行更深入的分析。 /p p 　　近期，对亚洲种族基因组多样性的研究，使得理解亚洲人群的疾病生物学成为可能。此外，南亚、北亚和东亚独特的遗传学多样性也为理解若干罕见和遗传疾病，及慢性疾病如癌症、糖尿病和心血管疾病，提供了临床资源。 /p p 　　新加坡南洋理工大学教授Stephan Schuster将作为科学主席，首尔国立大学基因组医学研究所主任、千年基因的Seo Jeong-Sun教授作为联盟的共同科学主席(北亚和东亚)，Emerge Ventures公司CEO Mahesh Pratapneni担任执行主席。 /p p 　　Schuster说：“测序、计算和移动访问的进展促使我们开始研究亚洲人群”。Seo表示：“我们在韩国参考基因组构建和对东北亚人群遗传学研究的经验，可保证该计划的成功”。南洋理工大学校长Bertil Andersson教授认为，对亚洲人群基因组深入的理解可导致未来更好地医疗服务，“人类基因组在影响我们的疾病如癌症、糖尿病和心血管疾病中发挥着重要作用。 /p p 　　目前几乎所有的个人基因组计划的研究对象都是西方人群，该项计划对亚洲人基因结构的研究将最终使亚洲人群受益”。该联盟目前正积极寻求更多的创始成员和科学合作者。 /p

最新测序的完整的人类基因组图谱。图片来源：英国《新科学家》网站20年前，科学家宣布读取了一个人的全部脱氧核糖核酸（DNA），其实，他们漏掉了少许。现在，由于读取DNA方法的改进，科学家终于可以从头到尾读取人类的全部基因组了！据生物预印本网站（biorxiv）近日报道，美国科学家对全部人类基因组30.55亿个碱基对进行了测序，与此前结果相比，新结果增加了2亿个碱基对以及2000多个基因。人类拥有数万个基因，它们储存于DNA分子中，基因信息以4种碱基（C、G、T和A）的形式存在，两个碱基相互配对形成碱基对。科学家于1990年启动了人类基因组测序项目，并于2001年公布了首个人类基因组草图。但当时不得不将基因组分成小段读取，然后重新组装在一起，而这样无法将一些高度重复的片段放回原位。随后遗传学家继续改进，但重点还是放在提高现有序列的精确度，而非增加新序列，仍有约8%的序列缺失或错误。新版本基因组由“端粒到端粒”（T2T）联盟绘制。该联盟由加州大学圣克鲁斯分校的卡伦米加和国家人类基因组研究所的亚当菲利皮领导。研究人员选择从一个被称为CHM13的细胞系中读取DNA。该细胞系来自水泡状胎块——一种妊娠失败情况，可以在实验室中培养这种细胞。菲利皮说：“CHM13的独特之处在于，它不是任何人的基因组。”普通人类细胞的每段DNA都有两个副本，往往存在重大差异，一个来自母亲，另一个来自父亲，这使得对DNA精确测序变得更加困难，因为要搞清楚什么是测序过程中的失误、什么是真正的差异非常棘手。使用CHM13避免了这个问题，因为两个副本几乎完全相同。为组装基因组序列，研究团队利用了两种技术：一种是能读取非常长（超过100万个碱基对）片段的测序技术；另一种是精确度极高、能处理差别极小的片段（比如同一个基因的多个副本）的技术。2020年7月，该团队公布了完整的决定性别的人类X染色体。现在，他们公布了完整的人类基因组，新版本比上一个版本增加了近2亿个碱基对以及2226个新基因，是自人类参考基因组首次发布以来进行的最大改进。

什么是Personal Genomics? 　　Personal Genomics，一般翻译为&ldquo 个人基因组学&rdquo 。是基因组学的一个分支，主要关注个人基因组的测序和分析。 　　1990年开始发起的浩大的&ldquo 人类基因测序计划&rdquo 是从大量的个体中获取基因信息，综合之后建立一个具有&ldquo 参考价值&rdquo 的人类&ldquo 平均&rdquo 基因组。然而，每个个体的基因都是独一无二的，并且随着DNA测序技术的发展，个体了解自己的基因组情况不管是从价格还是实践性上都成为了可能。而这就是Personal Genomics。 　　许多的疾病，比如镰状细胞贫血、地中海贫血、囊胞性纤维症等都与遗传基因息息相关。常见的疾病通常有多重致病因素，而这经常是由多重的基因、以及环境因素造成的。 　　简单来说，Personal Genomics对于识别与常见疾病、遗传致病基因、家族特征、常用药物疗效和不良反应等相关的遗传基因倾向有十分重要的意义。 　　最初进行&ldquo 个人&rdquo 基因测序的主要有Celera Genomics公司创始人Craig Venter、DNA双螺旋结构的联合发现者James Watson。苹果公司联合创始人，著名的&ldquo 乔帮主&rdquo Steve Jobs也是世界上最早了解自己的基因序列情况的20个人之一，为此他支付了10万美元。他同时也进行了癌症基因筛查，并希望可以以此为自己的癌症治疗提供更多有用的信息。(但最终他还是没能战胜癌症。) 　　而在互联网医疗中，Personal Genomics在疾病预测和精准医学等方面扮演着举足轻重的角色。 　　Personal Genomics能够帮助预测个体感染某种疾病的可能性并进行个性化的治疗和药物选择，以便获得最大化的疗效。 　　虽然获取自己的个人基因信息在目前仍然是一个较新的领域，但动脉网认为，在未来这将成为我们进行医学研究和疾病治疗的关键部分之一。Personal genomics可以让我们从一个前所未有的高度观察我们的身体健康状况，改善我们的饮食和锻炼习惯。而随着DNA测序和大数据分析技术方面的进步，进行基因检测的成本也在随之大幅下降。在可以预见的将来，随着相关成本的进一步降低，personal genomics也将成为每个人都能承受的一项基本的技术。 　　Personal genomics的成本正在逐年下降 　　Personal Genomics有什么用? 　　通过对个人基因组进行测序，研究者可以全面的了解个体的身体状况，比如他们感染某种疾病的可能性。 　　Personal Genomics尤其有用的一个地方是&ldquo 药物基因组学&rdquo 。比如来自个体的基因信息可以被作为给患者开某种药品的关键依据之一。这可以让医生确保发挥药物的最大化疗效，并最大程度上减少副作用。 　　Personal Genomics也可以被用来预测和确定遗传疾病。通过详细的了解个体的基因情况，就有可能确定遗传变异导致个体患某种遗传疾病的可能性。 　　Personal Genomics还有一个重要的作用便是为想要生孩子的夫妇提供建议。比如，父母当中的一方很可能携带有某种遗传致病性基因，但这是一种隐形基因，在父辈身上并没有患该种疾病。但如果父母中的一方，甚至双方都携带了该基因，那么他们的孩子未来患该疾病的可能性将大大的升高。目前已经有公司专门提供了这种针对夫妇基因的筛查服务：《Recombine：基因分析实现个性化优生优育》 　　目前开展Personal genomics服务的公司 　　目前开展Personal genomics服务的主要公司 　　Personal Genomics作为一项新兴技术，目前基因检测服务主要包含有以下内容： 　　教育和咨询 　　医疗服务提供 　　基因测试结果说明 　　信息分析 　　检测过程前后的服务，增强患者意识 　　利用遗传因素对诊疗选择提供支持 　　而personal genomics常见的应用主要包括： 　　分析各种基因疾病，如色盲、镰状细胞性贫血等的载体情况 　　识别罹患各种常见疾病，如糖尿病、冠心病等的可能性 　　了解哮喘、肺纤维化等各种疾病的遗传原因 　　了解患乳腺癌、结肠直肠癌的家族风险 　　较少对药物的不良反应情况 　　与祖先进行基因对比 　　进行基因咨询以降低或避免遗传疾病 　　当前的市场及发展趋势 　　根据Markets and Markets的数据，personal genomics市场将会从2013年的111亿美元增长到2018年的190亿美元，复合年增长率达到12%。该市场主要包含以下几大领域： 　　产品(仪器、耗材、服务) 　　技术(核酸萃取和提纯、聚合酶链反应，即PCR、DNA测序、DNA微阵列) 　　应用(诊断、新药研发、学术研究、农业与动物研究、个性化医疗及其他) 　　产品市场中最大的细分领域是耗材，占到了整个市场营收的60%。 　　personal genomics市场发展的推动因素主要有： 　　基因组学研究和试验应用的扩大 　　仪器和耗材的成本下降 　　基因组学从试验到临床应用的整合 　　对检查和审批程序的监管更为透明 　　下一代全基因组测序技术的进步 　　良好的补偿机制 　　政府投资的增加 　　越来越多的医生参与其中 　　生物信息学自身的发展 　　消费者的逐渐接受 　　personal genomics市场发展的制约因素主要有： 　　全球大多数地方对于遗传基因病变的认识程度还较低 　　大多数基因测序技术还无法完成全基因组测序 　　大多数筛查服务只能筛查出数量有限的疾病 　　DNA测序成本过高 　　审批程序仍然复杂

基因组测序可以让科学家看到一个人完整的DNA序列构成，其中包含从眼睛颜色到遗传疾病的所有信息。因此，基因组测序对于诊断患者涉及DNA的疾病至关重要——一旦医生知道了特定的基因突变，他们就可以相应地制定治疗方案。在对病人进行基因组测序并返回结果上，耗时几周时间，已经被大多数医生认为是快速了。那么，能否进一步将耗时缩短到几天甚至几个小时呢？2022年1月12日，斯坦福大学的研究人员在《新英格兰医学杂志》（NEJM）上发表了题为：Ultrarapid Nanopore Genome Sequencing in a Critical Care Setting 的文章。研究团队开发了一种新的超快速基因组测序方法，用于诊断罕见的遗传疾病，平均仅需耗时8小时，这在标准的临床护理中前所未见。快速诊断意味着病人在重症监护病房花费的时间更短，需要的检查更少，恢复得更快，在护理上花费更少。更重要的是，这种更快的测序技术并没有牺牲准确性，测序结果依旧可靠。开创新纪录研究团队招募了12名患者，并对他们的基因组进行了测序，其中5人从测序信息中获得了基因诊断（这是由于其他人患病原因与基因无关），平均耗时8小时，诊断率为42%。比通过测序诊断神秘未知疾病的平均诊断率高12%。研究人员表示，并不是所有的疾病都与基因有关，这可能是一些患者在他们的测序信息被返回后没有得到诊断的原因。在其中一个案例中，对病人的基因组进行测序只需5小时2分钟，创造了最快DNA测序技术的吉尼斯世界纪录。Euan Ashley 教授说道：“这是一个令人惊叹的时刻，实现了一件不可思议的事情，我们正在接近一个新领域。”随后研究人员对该病人的测序数据进行分析诊断，总共花费了7小时18分钟，在此前的，世界上最快的记录是由雷迪儿童研究所（Rady Children' s Institute）保持的14小时。也就是说，斯坦福大学把时间缩短到了原来的一半。斯坦福大学的科学家们计划为斯坦福大学医院和斯坦福大学露西尔帕卡德儿童医院的重症监护病房的病人提供不到10小时的康复服务，随着时间的推移，其他医院也会提供这种服务。快！更快！更加快！为了达到更快的测序速度，研究团队需要新的硬件。因此，研究团队联系了纳米孔基因测序技术的开创者牛津纳米孔技术公司，他们制造了一台由48个测序单元组成的机器，称为 flow cells。当时的想法是用所有的 flow cells 同时对一个人的基因组进行测序。量变带来质变，这种超级测序技术是成功的，但在短时间内大量读取出来的基因组数据导致实验室的计算系统不堪重负。Euan Ashley 教授表示，处理测序数据的速度不够快，因此，必须彻底重新考虑和改进数据管道和存储系统。超快速纳米孔基因组测序的工作流程所幸，他的研究生 Sneha Goenka 找到了一种方法，可以将数据直接输入云存储系统，计算能力可以被放大到足以实时筛选数据。然后，通过算法扫描输入的DNA序列，还原遗传密码子，从而找出可能导致疾病的遗传突变。在最后一步，科学家们将患者的基因变异与公开记录的已知导致疾病的变异进行了比较，从而诊断出患者的遗传病因。可以说，从开始到结束，研究团队都在寻求加快病人基因组测序的方法。现在，该团队正在优化其系统，以进一步减少时间。Euan Ashley 教授对这项技术的未来满怀期待：“我想我们可以再把时间减半，如果我们能做到这一点，我们就能在医院查房结束前得到答案。这是一个创造性的飞跃。”长读长测序这种新的诊断方法能够快速发现可疑的DNA片段，也许最重要的特点是它使用了一种叫做长读长测序（Long-read sequencing）的方法。传统的基因组测序技术是将基因组切成小片段，然后读取每个片段的DNA序列，最后使用标准的人类基因组作为参考将整个基因组拼接起来。但这种方法并不总是能捕捉到我们基因组的全部，而且它提供的信息有时会忽略指向诊断的基因变异。与之相对，长读长测序保留了由数万个碱基对组成的长段DNA，为科学家寻找序列错误提供了更多的细节。Euan Ashley 教授表示，长读长测序更容易在大片段基因组上发现基因突变。实际上，在缺乏长读长测序的情况下，有些突变几乎不可能被检测出来，这也是我们采用这种方法的主要原因之一。研究团队开发的这项新型超快速纳米孔基因组测序并不仅仅停留在技术层面，更走向了临床应用。其中一个典型的病例是美国俄勒冈州的一名13岁的男孩——Matthew Kunzman 。

p style=" text-indent: 2em text-align: left " 近日，一项对全球所有复杂生物体基因组进行测序的雄心勃勃的计划在英国伦敦正式启动。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “基因变异是所有遗传学知识的源泉。”项目成员之一、澳大利亚墨尔本拉筹伯大学进化遗传学家Jenny Graves说，“你拥有的基因变异越多就越好——那么为什么不对所有的事物展开测序呢？” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这项地球生物基因组计划的目标便是在未来10年内对全世界约150万种已知的动物、植物、原生动物和真菌物种(统称为真核生物)的基因组进行测序。这项倡议估计耗资47亿美元，到目前为止只筹划到其中的一小部分资金。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 作为这项计划的一部分，来自茵格斯顿市惠康桑格研究所的科学家宣布，他们计划在未来8年的时间里花费5000万欧元(6500万美元)对英国的真核生物基因组进行测序，其数量约为66000种。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 对惠康桑格研究所的支持——将来自该所的总体预算——是迄今为止对这项努力最大的承诺之一。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 据美国加利福尼亚大学戴维斯分校进化生物学家、地球生物基因组计划工作组主席Harris Lewin估计，关于该项目迄今为止所作的财政承诺总计约2亿美元。这是该项目为期3年的“第一阶段”的预估成本的1/3。这一阶段打算对9000类已知的真核生物中的每一类的至少1个物种的基因组进行测序。他希望在1年内筹集到剩余的资金。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 地球生物基因组计划包括十多个现有的测序项目。例如生命之树的特定分支，如鸟类、昆虫和植物；或者对于一个特定国家的生物多样性的研究，如在英国被正式称为达尔文生命之树的项目。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " Lewin表示:“我们不需要一个基因组计划来控制所有的项目。”相反，他说，这项努力存在的理由便是为了确保正在进行的生物多样性测序工作的标准化。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “当你接近不同的科学团体后，会发现那是处于混乱和无政府状态的。”Lewin说，“如果到最后，每个人都在做自己的事情，那得到的就是巴别塔了。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在此次伦敦召开的会议上，与会者讨论了样本采集、测序、数据管理和共享的指导方针。Lewin认为，制定这样的标准对于使基因组对所有的科学家都有用——而不仅仅是对某一特定领域的科学家有用，是至关重要的。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 参与这项工作的科学家说，因为地球生物基因组计划是一个伞形组织，它对于确保测序工作能够覆盖所有生命科学分支也很有价值，而不仅仅是那些之前吸引科学家关注的领域。 /p

据《自然》杂志网站2月8日报道，在上周末于美国佛罗里达州马可岛召开的&ldquo 基因组生物学与技术进展大会&rdquo 上，来自加利福尼亚门洛帕克市的太平洋生物科技公司介绍了其研制的第三代基因组测序仪，该测序仪实现了一次标记一个分子式的单分子速读。 　　研究人员指出，第三代测序仪的关键优势是能够对单个DNA(脱氧核糖核酸)分子进行测序，而目前市场上的主流测序仪只能对分子群体进行平均测序。单分子测序能对DNA中罕见的序列变异进行分析，也不需要在测序之前对DNA样本进行放大，因为放大过程可能引发错误，导致对某个DNA序列检测失败。其工作原理是用一种聚合酶将DNA的复制限制在一个微小的间隙中，给各种碱基加上荧光示踪标记，当碱基合成DNA链时，这些荧光标记就会发出不同颜色的闪光，根据闪光颜色就可识别出不同的碱基。 　　用户使用报告表明，新仪器读出碱基对的平均长度是1500对，这是代表该领域目前技术发展水平的伊鲁米那公司(Illumina)所生产测序仪的10倍。阅读长度越长，将DNA序列片段拼接成完整基因组序列就越容易。去年12月，公司首席科学官埃里克· 斯凯德和研究小组用这些新仪器来追踪海地霍乱的起源。他们对5个S型霍乱菌种进行了基因组测序，不到一个小时就完成了全部测序任务，而用伊鲁米那的150碱基测序仪则需要一个星期。太平洋生物科技公司曾在2008年提出，到2013年将实现15分钟内完成对一个人的全基因组测序，而当时这项工作需要一个月。 　　得克萨斯州休斯顿贝勒医学院测序技术专家迈克尔· 麦茨科表示，单分子测序仪代表了DNA测序的未来，但目前这项技术的最大障碍是失误率高。现有其他测序仪准确率能达到99%以上，而根据使用报告，太平洋生物科技公司的仪器准确率约为85%。但斯凯德认为，这一缺点能通过重复测序来克服。 　　研究人员称，该仪器有望于今年第二季度进入市场，每台成本70万美元，将比伊鲁米那公司的最新测序仪低12.5万美元，虽然短期内不大可能会对市场造成冲击，但它能检测DNA的某些化学改变，因而在如表观遗传学等目前传统测序仪难起作用的领域将大显身手。

深圳华大基因研究院(BGI)与Life Technologies 公司近日共同发布新闻，宣布其在应用SOLiD 4系统进行人类全基因组测序中的合作关系。华大基因作为全球最大的基因组学研究中心之一，将添置27台SOLiD 4系统。该组高通量测序仪的测序能力可以在一个月内实现50个人类全基因组的测序工作。 　　深圳华大基因生产部门副总裁李京湘在接受媒体采访时表示，SOLiD 4 系统的加入，使华大基因能够为合作伙伴提供更加快速、准确、高效的全基因组测序服务。基于SOLiD 4 系统进行测序，华大基因可以保证人类全基因组测序30x的覆盖度，100Gb的数据量，可比对数据的准确度达到99.9%。这些高质量数据以及信息分析结果将有力地支持合作伙伴的研究需求，实现他们的研究目标。

本文作者基因组学科技工作者田埂，原文题目&ldquo 写给人类基因组计划完成十五周年：从一个人的基因组计划到精准医疗&rdquo 。 　　&ldquo 美国总统克林顿于当地时间26日上午10时在白宫举行的记者招待会上郑重宣布，由一批国际科学家组成的人类基因组研究计划已经完成人类基因组草图。英国首相布莱尔以卫星电视的形式参与了这个发布会。克林顿在评价这一历经10年时间完成的科学成果的深远意义时说，&lsquo 人们将世世代代记住这一天&rsquo 。他感谢美国、英国、德国、日本、中国和法国的上千名科学家为取得将这一开辟新纪元的成果所作出的贡献。&rdquo 　　田埂教授 　　刚刚看到这个2000年6月26日的新闻，突然发现不知不觉时间已经过去了15年。那个时候人们对刚刚完成的人类基因组草图充满了期盼：通过人类基因组信息帮助人们克服疾病，达到人们的终极健康长寿的需求。 　　在人类基因组计划完成的这15年里，那些主要参与国美国、英国、中国都发生了什么? 　　15年后的今天人们所能感受到的人类基因组计划的影响究竟是个什么样子? 　　未来的人类基因组研究和应用在往哪个方向发展? 　　15年后的今天，人们依然充满了期望。 　　美国在人类基因组计划完成后的变化 　　人类基因组计划组织和塞雷拉基因组公司兵分两路 　　在美国，人类基因组计划完成以后，原先竞争的两大阵营：人类基因组计划组织和塞雷拉基因组(Celera Genomics)公司，分别走向了两个方向：人类基因组计划原先的参与Whitehead Institute(后来的著名的Broad Institute)、美国能源部基因组中心、华盛顿大学医学基因组测序中心、贝勒大学医学基因组测序中心等11个基因组中心继续开展各类大型的基因组研究计划 塞雷拉基因组公司，则转向了心血管病和个体化医疗管理等商业方向。 　　可以说美国的人类基因组研究有一个贯穿始终的目的，就是将人类遗传和基因组信息应用到医疗和健康领域。因为科学家们认识到从第一个人类遗传病亨廷顿氏舞蹈症(Huntington&rsquo s Disease，又称为慢性遗传舞蹈病)的基因被定位，这种通过家系研究定位遗传病的方式，在没有对人类基因组序列的深刻认识，没有对人类遗传规律深刻的了解情况下，医学遗传学研究的速度将无法从本质上提高。 　　在这个认识的基础上，美国先后启动了&ldquo 国际人类基因组单体型图计划&rdquo (The International HapMap Project，HapMap计划) &ldquo 癌症基因组图集&rdquo (The Cancer Genome Atlas,TCGA)计划 &ldquo DNA元件百科全书&rdquo 计划(Encyclopedia of DNA Elements，简称ENCODE) 千人基因组计划(1000 Genome Project)，以及最近炒的火热的&ldquo 精准医疗计划&rdquo (The Precision Medicine Initiative)。这些计划投资规模以百亿美元计，参与科学家以数万人计。可以说美国人在朝着既定的目标一步一步向前发展，脉络清晰，步骤明确，并且从人才培养到技术支撑，从领导科学家选拔到商业运行模式上的探索，都走在世界的前面。 　　在这15年的时间里，参与人类基因组计划的几位领导科学家也有了各自的发展：当时的领导科学家Francis Collins已经是现任NIH的主任 Whitehead Institute研究所的主任Eric Lander完成了将Whitehead Institute从MIT和Harvard的独立出来的工作，已经成为美国最大的基因组研究中心，他本人也是奥巴马总统的科技参赞，可以参与美国的科技政策决策 &ldquo 科学狂人&rdquo 塞雷拉基因组公司创始人Craig Venter则独辟蹊径，虽然塞雷拉基因组公司已经不再复当年风光，但是Craig Venter却先后成为第一个合成原核生物基因组的人，第一个用计算机模拟生物整个代谢途径的人，第一个提出海洋基因组学研究并实施的人。 　　与此同时，美国在基因组研究技术上也领先于世界，从人类基因组计划所使用的ABI和Amersham的第一代测序仪，到HapMap计划使用的Affymetrix和Illumina公司的芯片，再到千人基因组和TCGA以及Encode计划使用的Illimina公司的第二代测序系统，以及Pacbio的第三代测序系统，美国人在测序和基因组技术上的创新和积累，依然领先于世界。 　　英国在人类基因组计划完成后，率先启动十万人基因组项目 　　再看看英国：英国人对基因组研究的热情始终如一，从Frederick Sanger先生发明第一代测序系统，到首先参与美国提出的&ldquo 人类基因组计划&rdquo ，贡献仅次于美国，英国有欧洲大陆最大的基因组研究中心&ldquo Sanger Institute&rdquo ，是第二代测序技术的参与发明国，共同提出和启动了&ldquo 千人基因组计划&rdquo ，共同提出并启动和领导了&ldquo 国际肿瘤基因组计划&rdquo ，率先启动了Genome England的十万人基因组项目，间接影响到美国的&ldquo 精准医疗计划&rdquo 的提出。 　　英国人在人类遗传学上的投入也不遗余力，英国有全世界研究人类遗传病最好的研究团队，并且英国有政府引导，科学家和企业共同参与的举国基因组研究体制，可以说虽不及美国人在人类基因组研究上的布局深刻，但是英国总能在某些领域里有独特的见解和布局，通过自己的方式影响着世界，并且不得不说的是，英国在基因组研究领域对中国科学家毫无保留的帮助的无私情怀，从捐赠中国华大基因研究中心测序仪，到在各种国际合作中为中国提供便利和帮助，以及帮助中国培养基因组学研究人才，可以说中国的基因组学发展处处都有英国的帮助。 　　中国在人类基因组计划完成后，积极探讨&ldquo 中国版的精准医疗计划&rdquo 　　再看看中国这15年人类基因组学的研究进展。首先看看当时的报道&ldquo 1999年的日历翻开了。杨焕明说，要干就要干大，再难也要干大。于是，杨焕明、汪建、于军凑出了自己积蓄的200多万元。他们用这笔钱，购买了一台&ldquo 377&rdquo 型测序仪和一台美国产的毛细管测序仪。在不到半年的时间里，他们递交了人类基因组序列70万个碱基的测序结果，并做了热泉菌测序。这些成果，引来了国际同行的瞩目。&rdquo 　　6月29日，记者来到了中科院遗传所人类基因组中心。在实验室，记者看到，工作平台是用集装箱搭成的。在平台上，有三根玉米棒，旁边有一行字：穷棒子精神永放光芒!据介绍，深居京郊的这些科研人员，收入不高，也没有娱乐，在&lsquo 1%&rsquo 测序中，他们测序精确，但相应的测序成本却只有美国等国家测序成本的四分之一。&rdquo &ldquo &lsquo 中心&rsquo (作者注：北京华大基因研究中心)执行主任汪建对记者说：&ldquo 中国虽然只做了1%，但意义重大。中国科研人员在测序过程中，不仅增加了设备，而且培养了技术。21世纪生物产业发展的机遇，中国没有失去。&rdquo 他意味深长地说。&rdquo 　　随后，中国科学院成立了&ldquo 中国科学院北京基因组研究所&rdquo ，专注基因组研究，中国也参与了HapMap计划，同时发表了一系列植物和动物的基因组学研究成果，但从那以后中国的基因组学研究一度遭到寒冬，在大约三年的时间里，鲜有大型研究项目启动，研究成果也较少。 　　2007年6月华大基因南下深圳，成立了&ldquo 深圳华大基因研究院&rdquo ，深圳华大抓住了二代测序发展的关键时期，用独特的运行模式，先后完成了&ldquo 炎黄一号&rdquo 第一个黄种人基因组测序研究，发起并实施了&ldquo 炎黄九九基因组研究项目&rdquo ，共同参与设计和启动&ldquo 千人基因组计划&ldquo ，共同参与和发起&ldquo 国际肿瘤基因组计划&rdquo ，共同发起&ldquo 中国肿瘤基因组协作组&rdquo ，上个月华大发表了&ldquo 炎黄一号&rdquo 单倍型图的研究成果，将黄种人的基因组组装成了最完整的人类基因组单倍型图。 　　这些研究计划开展和研究成果陆续发表的同时，华大还培养了大批基因组科技人才，这些人才活跃在国内外基因组研究和产业化的各个领域。在有感于产业链上游测序仪的限制后，深圳华大于2012年完成了对美国Complete Genomics公司的收购，打通了产业链上下游。当然，这些大型的研究计划，都得到了深圳市政府和国家科技部等的支持。 　　展望：把握住基因组学发展的脉络，真正实现精准医疗的设想 　　在英国和美国相继提出自己的大型基因组研究计划后，中国也在积极讨论&ldquo 中国版的精准医疗计划&rdquo ，作为基因组学科技工作者我们也期望中国的&ldquo 精准医疗计划&rdquo 把握住基因组学发展的脉络，顺应人类基因组学研究发展的规律，真正实现精准医疗的设想。 　　回顾人类基因组计划完成这15年历史，我们会发现，在当年人类基因组计划的基础上，已经逐步建立起来的人们使用基因组和遗传信息来指导健康生活和医疗的路线图，相信在下一个15年，我们再笑谈15年里人类基因组研究和应用的发展时，我们可以欣慰的告诉自己，我为人类了解自己的基因组并应用做出了贡献。最后，由衷感谢参与人类基因组计划的所有科学家和科技工作和的工作，更加感谢中国参与过人类基因组计划的科学家和科技工作者们，是你们的辛苦工作让国人有机会更早的享受到基因组学进展为我们的健康生活和医疗带来的好处。 　　备注：作者田埂系基因组学科技工作者。

p 　　美国国立卫生研究院(NIH)将资助一些基因组测序分析中心，致力于破解人类常见病和罕见病的基因信息。NIH下属的国家人类基因组研究所(NHGRI)14日宣布成立“常见疾病基因组学中心(CCDG)”，该中心将利用基因组测序技术，从基因水平研究心脏病、糖尿病、中风以及自闭症等常见疾病产生的原因。NHGRI同时也宣布了其互补项目“孟德尔基因组学中心(CMG)”的下一阶段工作，将继续研究罕见遗传疾病(例如囊性纤维化和肌肉萎缩症)的基因致病机制。 /p p 　　NHGRI所长Green博士表示：“DNA测序的发展可帮助我们进一步探索人类疾病产生过程中基因是如何发挥作用的。我们将持续关注常见疾病和罕见疾病，希望能够揭示一些重要的基因信息。” /p p 　　CCDG的研究人员计划先对一组疾病、15万~20万个患者进行基因组测序，在基因组水平研究常见疾病产生的原因，及基因组的差异是如何影响患病风险的，同时也将开发出一套研究模型用于今后常见疾病的研究。CMG研究者将建立一个国际研究合作网络，对世界范围内存在的罕见疾病进行基因组测序。这两个项目通过研究引发疾病的基因以及基因组变异，有助于对疾病的诊断和潜在治疗。 /p p 　　NHGRI将在未来四年内分别资助CCDG和CMG项目2.4亿美元和4千万美元，同时出资约400万美元资助一个新的协调中心，促进这些项目者之间的合作、数据的分析和项目的推广。 /p p 　　除此之外，美国国家心脏、肺和血液学研究所(NHLBI)将同时资助CCDG和CMG项目，美国国家眼科研究所(NEI)将为CMG项目提供资助，这两个机构同属于NIH。 /p p 　　CCDG项目的开展代表着NHGRI的基因组测序计划(GSP)又向前迈出了一大步。最早期阶段，GSP是NIH对人类基因组计划的重要贡献。随着DNA测序成本的降低，GSP开始将重心转移到大规模基因组测序项目上，并组织成立 了“大规模基因组测序和分析中心”。这些测序中心进行了一系列开创性的基因组学研究，包括千人基因组计划，对世界各地不同人群中数千人进行基因组测序，记录不同个体的基因组差异性 和癌症基因组图谱(TCGA)计划，由NHGRI和美国国家癌症研究所合作，记录癌症相关的基因组变异信息。 /p p 　　常见疾病基因组学中心(CCDG) /p p 　　高血压、糖尿病以及精神疾病等常见疾病影响世界范围内数亿的人群，然而到目前为止我们都无法解释这些疾病产生的根源，因为它们的发生往往源自基因和环境因素的双重作用。 /p p 　　CCGD研究人员将首先关注心血管/代谢疾病以及神经精神性疾病，同时考虑研究其他疾病包括炎症/自身免疫病、骨骼疾病，阿兹海默症等。每一种常见疾病都代表着一系列的健康问题，从发病年龄到潜在的生物学改变都各不相同。对于每一种疾病，CCDG研究人员都将对数万个患者及正常对照人群进行基因组测序，NHGRI也将挑选一些其他疾病用于该中心后续的研究。 /p p 　　NHGRI基因组测序计划负责人Felsenfeld博士说：“该中心的研究人员计划利用基因测序，尽可能广泛地检测出与常见疾病相关的基因和基因组变异。这些基因信息将在我们的临床管理中起到非常大的作用。” /p p 　　NHGRI将在未来四年中为四个中心提供约2.4亿美金，NHLBI则额外提供2000万美金，具体资助情况如下： /p p 　　1. 圣路易斯华盛顿大学 6000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Wilson, Ph.D. /p p 　　2. 麻省理工学院-哈佛大学博德研究所 8000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Eric Lander, Ph.D., Mark Daly, Ph.D., Stacey Gabriel, Ph.D.和Sekar Kathiresan, M.D. /p p 　　3. 休斯顿贝勒医学院 6000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Gibbs, Ph.D. /p p 　　4. 纽约基因组中心 4000万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Robert Darnell, M.D., Ph.D. /p p 　　孟德尔基因组学中心(CMG) /p p 　　NHGRI自2011年启动了CMG计划，总体目标是从基因组学角度系统地分析孟德尔遗传病产生的原因，这类疾病通常是由单基因突变引发的罕见疾病。到目前为止，已经发现了7400多种孟德尔疾病，并阐明了其中4300种疾病的潜在致病基因变异信息。 /p p 　　在过去的四年中，CMG研究人员对超过2万个人的蛋白编码区进行测序分析，发现超过740种致病基因，同时开发出一种分析工具可快速查找这些致病基因。 /p p 　　CMG计划负责人Wang博士介绍说：“罕见疾病为我们进行罕见和常见疾病的生物学研究提供了重要资源。CMG研究人员将继续利用基因测序和分析寻找孟德尔疾病产生的致病基因，尤其是发现新的致病基因。” /p p 　　NHGRI将资助4000万美元支持CMG计划，同时NHLBI和NEL也将分别资助800万美元和100万美元用于该计划实施。具体资助情况如下： /p p 　　1. 麻省理工学院-哈佛大学博德研究所 1340万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Daniel MacArthur, Ph.D.和Heidi Rehm, Ph.D. /p p 　　2. 耶鲁大学 1200万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Richard Lifton, M.D., Ph.D., Murat Gunel, M.D., Shrikant Mane, Ph.D.和MarkGerstein, Ph.D. /p p 　　3. 西雅图华盛顿大学和休斯顿贝勒医学院，1200万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：Deborah Nickerson, Ph.D. (华盛顿大学), Michael Bamshad, M.D. (华盛顿大学) and Suzanne Leal, Ph.D. (贝勒医学院) /p p 　　4. 约翰霍普金斯大学和贝勒医学院，1160万美元，4年 /p p 　　主要研究人员：David Valle, M.D. (约翰霍普金斯大学) 和 JamesLupski, M.D., Ph.D. (贝勒医学院) /p p 　　GSP协调中心 /p p 　　GSP协调中心将促进项目者间的合作并进行项目推广活动，提升测序数据的利用率，并引导进行各种不同的数据分析工作。 /p p 　　NHGRI将提供以下资助： /p p 　　1. 美国罗格斯大学 400万，4年 /p p 　　主要人员：Tara Matise, Ph.D.和Steven Buyske, Ph.D. /p p br/ /p

p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 2020年10月26日，第十五届国际基因组学大会(ICG-15)在武汉拉开帷幕。深圳华大智造科技股份有限公司(下称“华大智造”)在学术报告中分享了“大人群基因组学一站式解决方案”。该方案集样本前处理、文库制备、高通量测序、基因数据管理等模块为一体，从样本到报告全程自动化，目前可满足每年五万到百万级规模高深度全基因组测序需求，全流程均可按需定制。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　华大智造高级副总裁倪鸣表示：“可以看到，近年来大人群基因组测序和分析渐成趋势，国家级别的基因组测序项目不断涌现。全球范围内大人群基因组计划的实施，对高通量基因测序平台技术的水平，对基因测序方案的通量、成本、精准度、智能化等提出了更高要求，华大智造也希望为此贡献己力。” /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/9b327086-c705-4c70-a688-d724a3567919.jpg" title=" 倪鸣博士.jpg" alt=" 倪鸣博士.jpg" width=" 600" vspace=" 0" height=" 450" border=" 0" / /p p style=" text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 华大智造高级副总裁倪鸣在ICG-15分享解决方案 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 华大智造大人群基因组学一站式解决方案：四大模块， 测序系统超强定制 /strong /span /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　华大智造在大会上分享的“大人群基因组学一站式解决方案”由生物样本库、建库中心、测序中心和数据中心四大核心模块构成。其中，生物样本库主要功能是将全血分离为血浆和白膜层，完成gDNA提取 建库中心则分为文库制备和DNB制备两部分，用于测序文库制备。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 408px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/0fda5a10-f7e1-4498-8f8c-60f8c0c55f48.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 600" vspace=" 0" height=" 408" border=" 0" / /p p style=" text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 大人群基因组学一站式解决方案布局 br/ /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　而该方案的测序中心采用了超强定制的测序系统——DNBSEQ-T10× 4RS，这是基于华大智造独有DNBSEQ测序技术打造的超高通量测序仪，以满足超高通量测序需求。该测序系统的创新突破点在于，不同于以往华大智造测序平台采用的流道式芯片和封闭式反应系统，DNBSEQ-T10× 4RS运用了浸没式生化方案和开放式反应体系，实现了测序读长、测序质量以及成本投入之间的最佳平衡。一台DNBSEQ-T10× 4RS测序系统支持8张测序载片同时运行，每天可产出最高达20Tb(约200个高深度人类全基因组)的测序数据，单套测序系统可年产超过5万个高深度个人全基因组测序。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　采用该解决方案的前期测试数据显示， DNBSEQ-T10× 4RS测序系统检测SNP的准确度和灵敏度都超过99%，检测Indel的准确度和灵敏度超过98%，均已达到业内领先水平。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 337px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b1cbd9a8-fdb6-4d01-a6aa-0b4a22c4183a.jpg" title=" T10× 4.jpg" alt=" T10× 4.jpg" width=" 600" vspace=" 0" height=" 337" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " 运行中的DNBSEQ-T10 × 4RS /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　最后一个重要模块——数据中心则使用华大智造ZTRON基因数据中心一体机，可实现样本管理、实验室生产、生信分析及数据治理等全周期基因数据管理。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 277px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/9d09841f-83dd-4db0-b6b8-be188225a664.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" width=" 600" vspace=" 0" height=" 277" border=" 0" / /p p style=" text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " ZTRON基因数据中心一体机 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　据介绍，华大智造打造的“大人群基因组学一站式解决方案”拥有四大核心优势：第一，超高通量，单台测序仪年产高深度全基因组测序不低于5万人次 第二，超低成本，其所采用的新型测序方案可有效降低测序成本 第三，超强定制，能够实现全流程可定制化，满足五万到百万级基因组测序需求 第四，该方案从样本到报告全程实现自动化，使测序全流程操作更为便利。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　更进一步，通过其提供的基础版、扩容版方案，可根据客户需求设计设备数量与配置、场地、人员安排等，目前可实现测序深度30x、年产五万至百万的全基因组测序能力。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 大人群基因组学项目成全球趋势：依托成熟技术，开启精准医疗新时代 /strong /span /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　近两年，华大智造凭借高通量测序整体解决方案及全流程运转能力，不断拓展高通量测序技术创新应用的想象空间。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　2019年9月，由华大智造自主研发的超高通量基因测序仪DNBSEQ-T7正式交付商用。作为全球日生产能力最强的基因测序仪，DNBSEQ-T7配备4联载片平台，四载片连载日产数据量高达6Tb，即一天最多可完成60例个人全基因组测序，是能够强有力推动测序产业跃迁的“超级生命计算机”。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　同年12月，阿联酋启动 “全民基因组计划”，其中华大智造负责建设高通量测序平台，为该计划提供了核心设备支撑，展示了我国基因测序设备制造领域的领先水平。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　当前，大规模人群基因组学研究项目成果正在全球范围内持续拓展，包括美国、新加坡、法国、阿联酋在内的多国政府先后启动国家级大人群基因组计划。不久前，英国政府颁布了全国性基因组学医疗保健战略——《基因组英国(Genome UK)》，将在未来持续利用基因组学对特定患者群体进行干预，以应对新的全球性流行病和公共卫生威胁，生命科学产业进入基因大数据时代。 /p p style=" text-align: justify margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 　　在此趋势下，市场亟需高质量的全面测序方案，华大智造“大人群基因组学一站式解决方案”此番推出，得益于其深厚的技术积淀、强大的自主研发能力及定制化整体解决方案能力，这将进一步推动基因检测技术普及惠民，推动精准医疗发展，加速推进“人人基因组时代”进程。 /p

2012年1月10日，在第30届摩根大通医疗卫生年会上，Life Technologies公司与Illumina公司纷纷以&ldquo 1天内绘制出人类基因组序列&rdquo 为品牌宣言，先后推出了最新的高效测序仪产品。就目前了解情况来看，这两款最新测序仪之间的最大差异主要集中在成本与质量两方面。 Ion Proton 基因测序仪 　　PGM测序平台是Life Technologies公司2010年底推出的首款半导体个人化操作基因组测序仪（Ion Personal Genome Machine，简称：PGM）。而此次，Life Technologies公司隆重推出的Ion Proton测序仪正是PGM测序平台的新一代产品。 　　Ion Proton测序仪是一台新型台式测序仪，体积如办公室打印机般大小，标价约为14.9万美元。Ion Proton测序仪仅需1天便可完成个人完整基因测序，而费用仅为1000美元，今后人们根据基因资料得到个性化医疗的愿望或将成真。 　　该公司总裁兼首席执行官Greg Lucier先生表示，Ion Proton第一代芯片技术将使外显子组测序成本降低至500美元，成为外显子组测序工作者的理想选择，预计将于2012年中期对外供应；而Ion Proton第二代芯片产品则主要应用于人类基因组测序领域，大概在6个月后将会向用户提供。目前，贝勒医学院、耶鲁大学医学院和Broad研究院作为Ion Proton Sequencers的第一批用户，已经与Life Technologies分别签署了多张订单。 HiSeq 2500基因测序仪 　　巧合的是，在同一天，Life Technologies公司的竞争对手Illumina公司也推出了最新版本的HiSeq测序仪，该仪器同样能够在1天内绘制出人类基因组序列，但Illumina公司并未透露其成本。此次，Illumina公司推出的HiSeq 2500基因测序仪将HiSeq 2000和MiSeq平台的先进技术进行了有效的整合，并加入了最新概念，可以帮助研究员和临床学者在24小时内对整个基因图谱进行排序。 　　据了解，Illumina公司的Hiseq 2500标价74万美元，若从69万美元的HiSeq 2000升级就只需花费5万美元。目前，HiSeq 2500测序仪已在一些从事诊断业务的公司得到使用，例如Genomic Health公司、Sequenom公司等。 　　同时，Illumina公司在内部也已使用该仪器，并在2012年第一季度对外服务，预计在2012年下半年可以将HiSeq 2500商业化，开始向用户发货。而从2012年中期开始，全部新用户和老用户的MiSeq性能都能得到提升。