基因测序成本狂降九成,高通量技术到底多强?

> 高通量的本质,是把单个反应缩放到数亿个同时进行。

往昔之时,对一个人的完整基因组进行解码,需花费13年的时间、30亿美元的预算代价,那场在全球引发轰动的人类基因组计划,从实质上来说,是一场通量较低的艰苦修行。

有一个显而易见的困局,它摆在眼前,那就是:假设每次仅仅能够读取一条DNA链,那么精准医疗将会永远都只是犹如纸上谈兵之类情形一般的存在。

那么,高通量基因测序又如何打破这堵墙?

第一代测序仪,像一名严谨的抄写员,一行一行地誊写生命代码。

速度虽慢,胜在准确——但这显然不够。

并非难以明白,市场所需求的并非是速度更为迟缓的抄写人员,而是一支能够在同一时刻进行落笔动作的如同拥有千只手的军团。

如此一来,边合成边测序的架构就出现了,在一张流动池之上,数量众多以亿计数的DNA簇同时开始延伸,之后相机按照每秒这种级别的频率俘获荧光信号。

值得留意的,是这种”并行放大”给出的指数级跃升,一台NovaSeq X Plus,单次运作就能产生16 Tb数据,这等同于5000个人类基因组。

有人问:通量上去了,错误率会不会失控?

答案是:靠深度测序与算法纠错。

高通量基因测序_基因检测高通量测序_高通基因量测序的优缺点

这个被称作“测序深度30X”的行业特定用语,其关键的内在逻辑在于要使得每一条碱基能够被重复读取30次,之后借助共识投票的方式来去除随机出现的错误。

存在着这样清晰明晰的因果链条是,由于通量处于较高的状态,进而能够达成深度覆盖的情况,又因为覆盖达到了较深的程度,于是使得准确率反过来超越了第一代。

跟从Sanger起始,历经Illumina阶段,直至华大智造的DNBSEQ,时间线延展不过四十年,然而通量却激增了百万倍。

这不只是成本的大幅下降变化,即单个的人类基因组从三十亿美元降到二百美元,更是应用场景的急剧激增,好似猛然爆炸一般。

肿瘤进行早期筛查,所依靠的是对循环肿瘤脱氧核糖核酸的超低频突变开展检测;进行无创产前检查,凭借的是对母亲血浆当中胎儿游离脱氧核糖核酸进行精准计数。

没有高通量,这些技术都只是实验室里的臆想。

已经不再是基因组学家所独有的玩具的高通量基因测序,是精准医疗时代的基础设施。

季节如春,数据如雨。

碱基序列于虚拟空间内正以PB级速度积累着,并且每一次跳跃式的技术迭代,像纳米孔测序与高通量短读长的融合,都在对行业版图进行重塑。

往回看,那个问询“为何不能够一次性完成对所有基因的检测”的人,恰恰是推动了最为激进的工程方面的 revolution。

解决问题的方案,永远藏在更高通量的想象中。

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