1月14日，Illumina公司總裁兼CEO Jay Flatley在第32屆摩根大通保健大會(huì)(JP Morgan Healthcare Conference)上宣布，該公司推出一款新的HiSeq X 10測序儀，它能夠?qū)崿F(xiàn)全基因組測序不到1000美元的目標(biāo)。這引起了外界廣泛的關(guān)注，有研究者甚至評論這項(xiàng)突破技術(shù)可同顯微技術(shù)和微處理器相媲美。Nature雜志也在第一時(shí)間關(guān)注了這個(gè)事件。

　　我們不是已經(jīng)進(jìn)入千元基因組時(shí)代了嗎?

　　其它公司也曾宣稱自己的產(chǎn)品能夠?qū)⒒蚪M測序的成本降到一千美元以下，例如 Ion Torrent 測序平臺(tái)的制造者 Life Technologies 公司，以及測序新秀 Oxford Nanopore 公司。然而，實(shí)際上這些技術(shù)還難以實(shí)現(xiàn)這樣的承諾，千元基因組被證明仍是根難啃的骨頭。

　　千元基因組為何這么重要?

　　人們首次測序人類基因組花了將近三十億美元。不過，隨著測序成本的大幅下降，醫(yī)生們已經(jīng)開始在患者基因組序列的幫助下進(jìn)行更好的治療。但是對于科學(xué)家們來說，可能需要測序百萬人的基因組，才能真正理解基因?qū)膊〉挠绊懀玫拈_發(fā)治療藥物，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療的真正突破。要進(jìn)行如此大規(guī)模的測序研究，就需要基因組測序成本降到一千美元以下。

　　HiSeq X Ten 能干什么?

　　HiSeq X 能夠在三天時(shí)間內(nèi)生成 1.8 terabases 的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于 16 個(gè)人類基因組。據(jù) Illumina 介紹，每臺(tái) HiSeq X Ten 每年將能夠測序 18,000 個(gè)人類基因組。每個(gè)基因組都能夠達(dá)到覆蓋度 30x 的金標(biāo)準(zhǔn)，這意味著每個(gè)堿基平均被讀取 30 次。我們這里談的可是整個(gè)人類基因組，而不是僅指蛋白編碼區(qū)域或者外顯子組。

　　這有什么大不了的?

　　一些基因組研究者們將這一技術(shù)稱為一個(gè)里程碑。“這是可以與望遠(yuǎn)鏡或微處理器相提并論的重要成就，”冷泉港實(shí)驗(yàn)室的定量生物學(xué)家Michael Schatz說。“也許之前人們還在懷疑，基因組測序是否能使平頭百姓獲益。但以這樣的價(jià)格和測序效率，我們的答案絕對是肯定的。”

　　人人都測基因組嗎?

　　很可惜，答案是否定的。 HiSeq X Ten 系統(tǒng)至少由十個(gè) HiSeq X 系統(tǒng)組成，總價(jià)至少要一千萬美金。很少有人的樣本量能與如此大的投資向符。“如果能玩得起，這還是個(gè)不錯(cuò)的交易，” Broad 研究所的 Chad Nusbaum 說，該研究所隸屬于 MIT 和哈佛，是已經(jīng)登記購買 HiSeq X Ten 的三個(gè)用戶之一。

　　Illumina 真能實(shí)現(xiàn)千元基因組么?

　　盡管已經(jīng)非常接近，但 HiSeq X Ten 可能還無法立刻把測序人類基因組的成本降到1,000美元以下。 Flatley 是這樣分解 HiSeq X Ten 的測序成本的：儀器運(yùn)行所需的試劑成本($797/基因組)，儀器的折舊成本($137/基因組)，技術(shù)人員準(zhǔn)備樣品進(jìn)行測序的工資($55?65/基因組)。但他忽略了研究中心的日常開銷，例如運(yùn)行儀器所需的電費(fèi)。

　　Illumina 是怎么做到的?

　　據(jù) Illumina 的 Christian Henry 介紹，在 HiSeq 2500 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， HiSeq X 進(jìn)行了四大改進(jìn)。 HiSeq 2500 采用的是流動(dòng)槽(flow cell)， DNA 模板附著其上以便進(jìn)行測序。該系統(tǒng)對 DNA 進(jìn)行熒光染料標(biāo)記，并通過相機(jī)對其成像，最后進(jìn)行圖像分析。

　　HiSeq 2500 中的 DNA 模板隨機(jī)分散在流動(dòng)槽上，而 HiSeq X 采用的是有序的“nanowell”陣列。這意味著模板可以更為密集，儀器的每次運(yùn)行可以產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)。 Illumina 還加強(qiáng)了相同 DNA 模板的聚集，以進(jìn)一步提高測序速度。另外，該系統(tǒng)還整合了更快速的相機(jī)和新的聚合酶。

　　這對測序市場有何影響?

　　HiSeq X Ten 的發(fā)布無疑會(huì)對華大基因(BGI-Shenzhen) 產(chǎn)生不小的影響。 BGI 一直希望成為測序服務(wù)的巨頭，2013 年他們收購了提供外包基因組測序的 Complete Genomics 公司。 Nusbaum 估計(jì)， BGI 將有能力能為客戶提供低至 1000 美元的基因組。

　　昨天 Flatley 還發(fā)布了一款新的臺(tái)式測序儀 NextSeq 500。該儀器價(jià)格約為 $250,000，與 Ion Torrent 的臺(tái)式測序儀相當(dāng)(Ion Proton)，似乎有意與其一爭高低。據(jù)稱 Oxford Nanopore 公司即將上市的新產(chǎn)品，不僅能以低廉的價(jià)格快速測序人類基因組，還可以實(shí)現(xiàn)微生物的宏基因組測序。而 Illumina 暫時(shí)還沒能推出類似的技術(shù)。

　　我們可以看到， HiSeq X Ten 進(jìn)一步鞏固了 Illumina 在中高端測序市場的地位。但科學(xué)家們?nèi)栽诳释幸慌_(tái)低成本儀器，能夠快速實(shí)現(xiàn)所有的測序應(yīng)用。