韩健：高通量测序能替代PCR吗？

千姿百态 · 发表于 2014-1-24 08:00

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上周在旧金山的JP摩尔根医疗大会上拜会了十多个风投公司和诊断公司的主管们。在和其中一个大型诊断技术公司的主管讨论的时候他们画了这样一张图：

他们认为，现在的分子诊断市场是定量实时qPCR为主，多重PCR(mPCR)开始引起大家的重视，可是早晚会被高通量测序（NGS）所替代。所以，他们在选择技术平台的时候就有两条道路：直接进入NGS，还是经过mPCR过度一下？

我觉得这个认识有个误差，他把NGS和mPCR对立起来了或者对等起来了。

从表面上看，PCR和NGS都是检测DNA分子，好像是一样的，可是实际上不是那么回事。分子诊断需要有三个主要步骤：核酸提取（标本处理），信号扩增，信号检测。而NGS实际上是一个高通量的，高精确度的检测平台，并没有完成信号扩增和标本处理等步骤。而没有信号扩增在许多诊断来说都是不行的。

我以前讨论过，各种诊断实际上玩的都是信噪比，疾病相关的信号在病人标本中总是躲藏在背景噪音里面，而如何能快速，准确，便宜地去掉噪音，检测到信号，就是诊断的真谛了。就拿癌症的个体化医疗来说，需要检测几个，几十个基因里面的几百个突变，然后根据突变谱来决定用什么药。所以那几百个突变就是信号，而整个基因组DNA就是背景噪音。更复杂的是，突变有时仅仅在一小部分细胞中有。所以如果你把病人标本拿来，不做任何信号扩增就去测序，得到的绝大多数信息是正常细胞基因组的信息。在这么强大的背景噪音下，检测的特异性和敏感性就都成问题。不但如此，因为花费大量的人力和财力来做测序得到的99.99%都是无用的信息，相当于高通量地产生垃圾。

所以，即使有NGS，人们还是离不开PCR，更离不开mPCR. 除非是三代测序，做单细胞全基因组测序，而且能预先拿到疾病特异性的单细胞标本。那又是一个新的问题和挑战。

换句话说，NGS不是要淘汰mPCR, 它更需要mPCR为它充满疾病信号的文库来测序。如何更好地用mPCR配合NGS才是值得探讨的问题。

从去年十月份伴随Illumina公司在亚洲走了几个国家路演以后，我就在思考如何把iCubate技术平台，PPI等技术和NGS接轨的问题。在此之前，我们已经开始销售用iCubate为免疫组库测序自动建库的卡盒，美国，台湾，韩国，日本，中国都有客户。现在我们正在开发其他 targeted sequencing panel, 比如结肠癌相关的突变等。而我们的最终目的，是研发出一套软件，把人类基因组所有外显子扩增的引物都设计好，让用户自己挑选基因，合成引物，放到我们卡盒中就成为他们的产品，下接NGS平台（主要是Illumina的几个测序平台，也可以用Life 的）。

总之，不能简单地认为NGS可以淘汰PCR或者多重PCR。不能忘记，诊断永远是在玩大海捞针的游戏：信号是针（突变），背景噪音是大海（基因组）。那些认为不需要PCR来扩增信号的人可能从来就没有自己从头到尾地开发过一个诊断试剂。因为诊断的起点是病人标本，不是DNA。