基因测序技术随“新”而“动”

千姿百态

十年前，转化医学还是一个方兴未艾的全新概念，到今天，随着技术的日新月异，它已经成为令人瞩目的研究焦点，其不断实现的成果，为临床领域的实践提供了有效、便捷、廉价的服务手段和模式。5月16日，在杭州举办的“2014转化医学高峰论坛”上，赛默飞世尔科技公司旗下Life Technologies中国区仪器平台销售总监张焱女士指出，基因组工具的发展突飞猛进，转化医学正从一个平台深入到医疗领域的方方面面，创新技术和方法令人应接不暇，临床应用迎来了前所未有的机遇期。为了能更好地顺应这一趋势，无论是仪器设备的制造商和销售商还是研究人员，都需要和终端使用者密切联系，共同开发出适应市场需求的产品。

基因转化医疗服务成果显著

       1992年，美国《科学》杂志首次提出了基因检测从实验室到病床的概念，2003年，美国国立卫生研究院（NIH）院长Zerhouni在《自然》杂志上为转化医学发展画出路线图，希望填补基础研究与临床应用之间的鸿沟。其“从实验台到病床”的转化医学理念，旨在将实验室的科研成果转化为有价值的临床应用。

       基因检测就是典型的转化医学应用。本世纪初，人类基因组草图绘制的完成标志着第一代基因测序技术的成熟，对一个或几个基因的测序开始应用在临床上，对基因突变测量的分辨率得以提升，在传染病的鉴定以及癌症等致命性疾病的靶向治疗中应用广泛。2013年5月，著名女星安吉丽娜·茱莉在《纽约时报》上发表了《我的医疗选择》一文，宣布通过基因检测，发现自己携带了“错误的基因”BRCA1，确定她罹患乳腺癌的几率为87%，她选择采取预防性双侧乳腺切除手术，希望将这一风险降至5%，这一举动将基因测序转化医学的成果带入全球公众的视线，成为“从实验台到病床”的一次经典尝试，也为基因检测技术市场带来新的契机。

       通过对基因筛查和检测，可尽早发现遗传病因，进行肿瘤风险预测与个体化治疗，依据药物基因组学采用个体化用药，对传染病病原微生物和病毒的鉴定等，帮助医生诊断疾病的型别，同时指导医生对患者个体提出合理的解决方案，使得诊疗更安全、更快速和更有效。

一代测序和新一代测序技术各有千秋

       目前，基因检测的市场依赖于技术发展获得推广。一代测序在临床上经过了十多年的发展，逐渐建立了完整的体系，并不断地将成本降低，渐渐的成为老百姓讨论的话题，也反过来促进了测序市场的发展。第一代检测技术是对一个独立基因片段做检测，1986年发展至今已27年，技术上成熟、简单、可靠；而新一代高通量测序可以对多个基因片断进行检测并对单分子基因做大规模平行测序。

       实践表明，以前完成一个人类基因组的测序需要3年时间，使用了新一代测序技术仅仅需要1周，在序列读长方面比起第一代测序技术则要短很多。瑞士Viollier AG 实验室负责人Kurth博士举例说，对非小细胞肺癌中的ALK（间变性淋巴激酶）基因进行测序，以前用PCR（多重链式反应聚合技术）抓取，时间大约1—3周，而使用了出自Life Technologies公司的Ion Ampliseq，即基于高通量新一代基因测序设备，调动目的基因或靶向基因的方法，使得基因检测的时间只需1—2小时。

       从应用角度上讲，一代和新一代测序设备在功能上是并存关系，而非完全的替代关系。

       广东省人民医院广东省肺癌研究所副所长、中心实验室主任张绪超研究员认为，作为分子检测金标准，一代测序已经成为个性化治疗广阔市场的主角，而新一代测序则是未来基因检测市场的应用方向；其升级版本主要在实验室和临床试用阶段，还没有获得广泛的临床应用。

测序技术与临床结合应用广泛

       参加此次杭州转化医学论坛的澳大利亚西澳大学的Richard Allcock教授一直做致病基因的筛查研究，从事过产前筛查、脊椎病等基因检测。在对神经肌肉疾病的基因测序中，他在Ion Torrent 测序平台上，从336个相关基因中找寻69个相关基因，并从中发现了一种致病基因。Richard Allcock教授表示，首先，利用新一代技术要比一代技术节省时间，无须单个基因一个一个比对，其次，疾病基因的找寻和检验应该与临床治疗全面结合，一旦找到对应致病基因的位点后，研究人员应与临床医生相互合作，将临床治疗结果随时反馈给研究平台。由双方共同提出临床方案，应该是未来基因测序应用的一种最佳模式。

       药明康德公司孙乐乐博士指出，美国在CLIA（临床实验室改进修正案标准）认证实验室中，采用Ion Torrent系列平台及 AmpliSeq定制Panel进行肿瘤基因检测服务，比如波士顿儿童医院有产前遗传病筛查的项目，M.D. Anderson癌症中心、美国梅奥诊所等医学中心开展乳腺癌、直肠癌等癌症相关的热点基因检测。

数字PCR技术有待推广

       数字PCR（Digital PCR-dPCR）技术是一种新的核酸（DNA/RNA）检测和定量方法，与传统定量PCR（qPCR）技术不同，其采用绝对定量的方式，不依赖于标准曲线和参照样本，直接检测目标序列的拷贝数。由于这种检测方式具有比传统qPCR更加出色的灵敏度和特异性、精确性，dPCR迅速得到广泛的应用。

       据介绍，这项技术在极微量核酸样本检测、复杂背景下稀有突变检测和表达量微小差异鉴定方面表现出的优势已被普遍认可，而其在基因表达研究、microRNA研究、基因组拷贝数鉴定、癌症标志物稀有突变检测、致病微生物鉴定、转基因成分鉴定、NGS测序文库精确定量和结果验证等诸多方面具有的广阔应用前景受到越来越多的关注，但是，在应用层面还有待推广。

       “测序技术不断推陈出新，我们期待着能在临床实践中有更多的应用，”张焱说，“研究机构和临床医生的合作和信任是转换医学的关键，我们将乐于为此模式而努力。”