2015年下一代測序技術(NGS)取得了長遠的進步。技術的進步使研究人員可以獲得更長讀長的序列,配合生物信息學,將獲得更豐富的基因組信息。
根據最新的DeciBio市場報告顯示,測序儀器市場規模已達24億,預計到2019年將增長到45億。臨床客戶是這一增長的主要推動力,科研市場則受單細胞測序、群體遺傳學和NGS應用的驅動。本文回顧了幾家主要的測序儀制造商在過去一段時間里的動向,并對2016年進行展望。
PacBio的逆轉:Sequel測序儀
過去幾年,PacBio公司對RSII測序系統讀長、通量、生物信息分析和應用等方面做了大量的改進工作。然而,該儀器的價格高達69.5萬美元,體積大也阻礙它的廣泛采用。
Sequel測序儀的推出標志著PacBio的逆轉,與RS II系統相比,它的測序通量提高了7倍,價格下降到35萬美元,體積只有約1/3。
2015年PacBio預期售出10臺Sequel測序儀,大部分賣給了羅氏公司,羅氏準備使用Sequel來開展臨床測序。西奈山伊坎醫學院的伊坎基因組學及多尺度生物學研究所(Icahn Institute for Genomics and Multiscale Biology)和貝勒醫學院也都訂購了Sequel。
華盛頓大學基因組學教授Shendure說,如果Sequel性能繼續提升,其低成本和長讀長測序的優勢,將有助于科研人員進行更全面的突變研究。Sequel將大有作為。該儀器甚至可提供“鉑金品質的基因組”,他將此定義為接近人參考基因組的質量。
英國癌癥研究所基因組組長James Hadfield說,如果PacBio繼續改善裝載效率并降低測序成本,它會成為一個真正的競爭對手。“如果能用PacBio的儀器花費5000美元得到基因組,那真的很棒”,盡管這個價格仍然比Illumina公司基因組測序的價格貴,但它能提供更大的長度范圍和結構信息。
羅斯林研究所ARK基因組中心主任Mick Watson預測,未來一年Illumina公司的測序儀結合PacBio公司Sequel測序儀的使用,將會產生更多全基因組測序結果,可深度了解結構變異和短讀長技術測不到的基因組區域,例如,HLA區域、重復元件和著絲粒。另外,他補充說,由于長讀長在觀察結構變異上的優勢,“人們將開始使用Sequel測序癌癥基因組。”
然而,博德研究所的Chad Nussbaum說,Sequel的成功將取決于數據的質量,目前尚沒有公開相關數據。
Oxford Nanopore公司:MinIon試用
Oxford Nanopore公司去年推出了MinIon納米孔測序儀早期試用計劃。自那時起,該計劃已經擴大,幾個團體發表了大量研究,證明了MinIon協助基因組裝配,以及在標準實驗室外快速測序微生物基因組和環境樣本的潛力。
美國NASA約翰遜太空中心的研究人員計劃在2016年把MinIon帶到太空,測序國際空間站的樣本。一些研究者認為,MinIon可用于即時檢測(POCT),例如,快速檢測以診斷一個未知感染,對疾病暴發如西非埃博拉暴發的實時分析。
Oxford公司能否超越PacBio公司仍然有待觀察。Watson說,PacBio公司有客戶群和成熟的技術。MinIon和即將推出的PromethIon仍處于發展階段,但Oxford公司的技術有巨大的潛力。
華大基因的戰略變化
6月,華大基因基于CompleteGenomics的技術推出了一款高通量測序儀Revolocity。當時,Complete Genomics公司的CEO Cliff Reid介紹,Revolocity每年可測序1萬個人類基因組,等同于Illumina公司的HiSeq X Ten。盡管華大基因計劃2016年上半年才交付Revolocity測序儀,但它已經提前有了三個客戶:荷蘭奈梅亨大學醫學中心、澳大利亞健康服務公司Mater和英國癲癇協會。
但在11月,華大基因擱置了該測序系統的商業化。Reid將辭去Complete Genomics公司CEO的職務,華大基因把重心放在了桌面測序儀BGISEQ-500上,計劃使其通過中國食品藥品監督管理局的認證。這是繼王俊離開后華大基因經歷的另一次大變動。
Watson推測,Revolocity可能過于復雜,不利于商業化。
賽默飛:改善服務
賽默飛(Thermo Fisher Scientific)公司基于其Ion Torrent技術,推出了一款新的NGS系統——Ion S5,專注于“即插即用”的靶向測序。該公司還根據其AmpliSeq技術開發了靶向panels,特別是針對癌癥領域。展望未來,靶向測序可能成為賽默飛有利可圖的方向,它正努力實現擴大Proton測序儀規模的目標。
DeciBio的市場報告中寫道,由于PII芯片面臨的技術難關,賽默飛所占的市場份額有所滑落。隨著公司將重心從增加通量轉變為改善服務臨床客戶的工作流程,其發展將以每年約17%的速率增長。
對2016年的預測
展望2016年,單細胞測序技術的進展,10X Genomics公司的技術潛能,和大規模測序項目產生的基因組數據都讓研究人員們興奮。
Shendure說:“捕獲、區室化和標記的技術進步非常快速,可以告訴我們哪些序列來自同一個細胞”。這些技術包括10XGenomics的技術,可以快速分析上千個單細胞表達譜的Drop-Seq技術,Shendure實驗室正在開發的可創造數千個標記的DNA池的CPT-seq技術。
Hadfield談到了單細胞基因組學、基因組定向和自動化。他說:“這些技術使我們能構思更復雜的實驗,是我期待的下一次技術革命”。
若干臨床測序項目正在進行中。Shendure說:“監管方面的挑戰已經越來越明顯。最重要的找到最適合患者的方法,2016年這方面一定會有所進展”。
另外,Illumina公司依然是NGS市場的主導者,但由于MiSeq和NextSeq測序儀的銷售不佳,其第三季度的收益不如預期。專家預測2016年Illumina公司會有重大創新。