第三代測序重大突破！首次完成人類基因組測序

第三代測序重大突破！首次完成人類基因組測序

生物探索

2016-12-08閱讀原文

第二代測序是當今應用最為廣泛的技術，但讀長短是它的軟肋，並且它無法解決高度雜合的基因組、高度重複序列、高GC區域、拷貝數變異、大的結構變異等問題。第三代測序技術避免了第二代測序讀長短的缺點，近年來漸漸被應用於各大研究中。以前談到第三代測序，也許你想到的是病毒基因組或細菌基因組測序，而如今隨著技術的升級，研究人員有望使用第三代測序儀來進行大規模的人類基因組測序。

MinIONs測序儀首次完成人類全基因組測序

上周四，在紐約召開的牛津納米孔聯盟大會上，牛津大學人類遺傳學威康信託中心（WTCHG）聯合基因組分析公司Genomics plc宣布，他們利用牛津納米孔公司MinIONs測序儀首次完成了多個人類基因組的測序，標誌著測序技術又一次取得了重大突破。

這則公告不僅使DNA測序的科學性還可能使測序的經濟效益性發生重大變革。MinION測序儀是一種手持式設備，通過USB設備與電腦相連，加上耗材試劑，它的售價僅為$1000。MinION測序儀具有體積小、建庫快、實時產生書籍等特點。

納米孔測序的一個關鍵優勢是與現有測序技術相比，它的讀長更長。長讀長在人類基因組測序中具有顯著的優勢，它使研究人員能夠讀取現有測序技術無法獲取的一些重要區域的基因組信息。長讀長還更容易檢測到單個基因組中較大的結構變化。

以最快的速度破譯埃博拉病毒序列，這是MinIONs測序儀以往最突出的應用。前段時間MinIONs測序儀成為了首個登上太空的測序儀，研究人員想利用它來對太空中的細菌、病毒以及小鼠進行基因測序。納米孔測序已在市場中應用了2年，但主要用於相對小的基因組或區域DNA的測序，如基因組比人類小得多的病毒或細菌測序。如今這項研究體現出了納米孔測序技術在人類大規模的全基因組測序中極具潛力。

利用MinION測序儀對人類臨床樣本進行測序

該研究團隊利用MinION測序儀對標準人類參考樣品NA12878進行了測序。此外，他們還與牛津NIHR生物醫學研究中心合作，測定了一名臨床病人的DNA序列。

該項目的領導者之一，牛津大學人類遺傳學威康信託中心高通量基因組學副組長 Rory Bowden博士表示，這是納米孔技術在人類基因組測序中取得的重大突破。進一步而言，測序領域中具有新屬性的技術可能會更加吸引研究者和臨床遺傳學家。

該項目的另一位負責人，Genomics plc公司的科學負責人之一， Michael Simpson教授表示，特別令人鼓舞的是，對於DNA數量與質量受限制的常規臨床樣本，納米孔技術都能完成它們的測序工作。此外，在臨床樣本中，納米技術獲取的長讀長對鑒定患者遺傳變化至關重要。

牛津大學人類遺傳學威康信託中心主任、Genomics plc公司的創始人之一，Peter Donnelly教授表示，牛津大學人類遺傳學威康信託中心是臨床全基因組測序領域的先驅，我們很高興能夠使用納米孔測序技術來進行人類臨床樣本的基因組測序和分析，並探討納米孔測序技術在人類大規模測序中的應用潛力。

PacBio組裝最連續的人類基因組

說到第三代測序技術，除了MinION測序儀，不得不說PacBio單分子實時測序技術，它具有超長讀長、不需要模板擴增、運行時間較短、直接檢測表觀修飾位點、較高的隨機測序錯誤等特點。目前PacBio單分子實時測序技術已應用在基因組組裝、轉錄組測序、甲基化分析和基因組重測序等方面，尤其是在基因組組裝和甲基化研究中有著獨特的優勢。

前段時間，國立首爾大學醫學院的研究人員和美國被譽為「測序黑馬」的公司——10x Genomics聯合運用去年新發售的GemCodeTM測序平台以及第三代測序PacBio單分子實時測序平台，對一名韓國人的基因組（AK1）進行從頭組裝和單倍體型定相信息分析。這是迄今為止發表的最為連續的人類基因組組裝，填補了特異人群參考基因組的空白，並確定了結構變異。相關結論發表在Nature雜誌上。

參考資料：

Wellcome Trust Centre for Human Genetics and Genomics plc First to Sequence Multiple Human Genomes Using Hand-Held Nanopore Technology

De novo assembly and phasing of a Korean human genome