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买个什么样的测序仪?
热度 1 jhsbj 2019-7-16 14:26
近些年来，人类全基因组测序或全外显子组测序在临床上的应用越来越多，基因测序的价格越来越低，基因测序仪的也越来越便宜。许多大的医院也在开始考虑购买测序仪，建立自己的基因测序系统，用于各种相关疾病的基因检测和分子诊断。 有自己的测序仪当然是好事。但是，考虑到仪器价格昂贵，不容易操作，数据分析专业性极强等因素，因此，在花费数百万和数千万资金之前，还是要慎重考虑一下。因为，请专业测序公司来做的费用越来越低。 本文对市售的不同DNA测序仪的特性，有什么优点？缺点是什么？在什么情况和条件下，应该购买什么样的测序仪？做一简短回顾。 illumina HiSeq X Ten HiSeq X Ten 实际上是十台HiSeq X组成。每个HiSeq X仪器可以运行两个流动槽，每个流动槽有8个泳道。每个泳道将产生380-450百万个150PE读数（paired-end 150bp）。预计将在计算系统上额外支付数百万元来处理数据流。保持流动槽有序运行不太容易，有时可能导致高达30％的“光学信号重叠，optical duplicates”（实际原因是从一个孔溢出到相邻的孔）。你可以达到每3天测定160个基因组。目前，基本上是非常便宜的全基因组测序系统，平均每个基因组测序在5000元以下。 illumina HiSeq 3000/HiSeq 4000 HiSeq 3000/HiSeq 4000 可以看作是HiSeq X的小弟，几乎是同样一台机器，相同的设置，HiSeq 4000有两个流动槽，而HiSeq 3000只有一个流动槽；每个流动槽都有8个泳道，3.5天运行时间，只是流动槽较小而已。每个泳道有300百万个150PE读数。相当于每泳道可测定90G base。与HiSeq X类似，很容易产生大量的“光信号重叠”。HiSeq 3000/HiSeq 4000是illumina稳定的主力，可以用来运行任何你喜欢的检测。如果你有很多样本需要测序或者想要运行各种不同的检测程序，可以购买其中一种。 illumina HiSeq 2500 HiSeq 2500 是illumina有史以来生产的最可靠的机器之一。 具有两种类型：高输出型具有经典的2个流动槽，8个泳道设置，测序需要6天时间; 快速型是2个流动槽，2个泳道，完成测序花费更少的时间（所有运行时间取决于读取DNA的长度）。高输出型V4能够进行2.5亿次125PE读数，快速型能进行1.2亿次250PE读数。HiSeq 4000增强的数据产出能力，使得HiSeq 2500每Gb的序列测定更加昂贵。因此，如果能获得一个好的便宜的二手机器，或者你能讲下一个非常好的价格得到一个新机器，你可以买HiSeq 2500。 即便如此，外包给HiSeq 4000测序可能比在2500上生成自己的数据更加便宜。 illumina NextSeq 500/550 NextSeq 500/550 属于中小型台式测序仪。少量测序的小型课题可以使用MiSeq测序仪；而中等量到大量测序的项目更适合于HiSeq 2500和HiSeq 4000的检测，也更便宜。NextSeq仅测量3个Bases，第4个base没有信号。这意味着运行速度提高了约25％。有的观点认为NextSeq的V1试剂盒产生的数据很糟，但V2数据大为改善。NextSeq 的流动槽体积巨大，和iPad mini的大小相当，有四个泳道，每个泳道能够进行100百万次150PE读取。NextSeq 550是NextSeq 500的升级版，添加了一个芯片扫描仪，能提供测序和芯片读取的两种功能，后者尤其适用于像细胞遗传学这类的结构分析。illumina宣称NextSeq对于日常的外显子组，转录组和靶向重复测序很好用。实际上这些测序在HiSeq 4000上运行多重测定都会效果更好和更便宜。 illumina MiSeq MiSeq 是一台很好的小型测序仪，每次运行一个通道，V2 kit每次运行能够做12百万次250PE读取; 运气好的话，V3声称拥有25百万次300PE读取。V3 300PE一直存在问题，据说效果不好。 illumina MiSeq非常适合小型基因组和16S的检测。 illumina MiniSeq MiniSeq 是更小型的测序仪。因为价格很便宜（低于5万美元），也许illumina会出售很多这种产品。但是很少有人知道这种产品运行的如何。假设每次运行能做25百万次150PE读取，这相当于是7.5G base的数据，只是一个RNA-Seq的样品。假如MiniSeq的读取长度能够增加，就有可能替代MiSeq。MiniSeq对小基因组和16S测序可能有好处。 illumina 宣称MiniSeq适用于靶标DNA和RNA样本的检测，可以很好地用于诸如用于快速诊断的基因panel。 此外，多数 illumina 机器还有个有趣的缺点，就是必须在运行机器之前填充满整个流动槽。这意味着尽管 illumina 的总体测序的每Gb成本较小，但如果不是满载待测标本，做少量标本测序在其他平台上可能更便宜，更快速。 2017 年的JP摩根大会上， illumina 推出了NovaSeq；2018年， illumina 同样在JP摩根大会上发布了iSeq系列产品。两个新产品中，NovaSeq的通量更高，适用于生产级别；而iSeq则更灵活、更低价，对小型实验室来说比较适合。 illumina iSeq 100 iSeq 100 也是 illumina 新款小型测序仪。结合了互补金属氧化物半导体（CMOS）技术与 illumina 边合成边测序（SBS）化学技术，可在实现快速周转时间的同时提供高度准确的数据。iSeq 100 系统每次运行可在 17.5 小时内生成 1.2 Gb 数据，并提供检测罕见变异和稀有转录本所需的高分辨率及分析灵敏度。 NovaSeq 6000 作为冲刺“100美元基因组测序”的新成果，NovaSeq 6000 被认为是目前最先进的高通量测序仪。与 HiSeq X Ten 相比，NovaSeq 6000通量更高：每个运行，2个流动槽产生不少于2Tb 的数据（S2试剂）；周期更短：每个运行周期 48 小时；应用更广：适用于所有物种、文库类型，能够应用于对深度有极高要求的罕见基因变异检测领域。几乎兼容 illumina 所有文库制备套件，包括全部转录组文库和全基因组、外显子文库等。 Ion Torrent and Ion Proton 对Ion 测序平台感到满意的大多是诊断实验室人员。其主要优点是运行时间比illumina机器更快。而对绝对碱基对测定准确性的要求并不重要。 第三代测序技术是指单分子测序技术，在测序过程中不需要PCR扩增，实现了对每一条DNA分子的单独测序。三代测序技术具有超长读长，不需要模板扩增、运行时间较短、直接检测表观修饰位点、较高的随机测序错误等特点。它弥补了第二代测序读长短、受GC含量影响大等局限性，已在小型基因组从头测序和组装中有较多应用。目前比较有代表性的三代测序平台公司分别是Pacific Biosciences(PacBio)公司的单分子实时测序技术、Oxford Nanopore公司的单分子纳米孔测序技术。 PacBio Sequel PacBio Sequel 看起来是一台令人印象深刻的机器，目前有关性能的资料还不多见。 PacBio的每个SMRT单元有100万个ZMW（纳米孔），其中大约30-40％将能提供可用数据。可用数据将在原始精确度为85％条件下可以有10-20Kb的读数，但在原始数据纠正后可以达到99％的准确度。启动输出时为每个SMRT单元读5-10G base，PacBio升级产生其20Kb和30Kb的文库方案，非常适合基因组装配和结构异变（genome assembly and structural variation），虽然不适合对RNA-Seq定量，但非常适合基因的发现。结合使用NimbleGen长片段捕获试剂盒，可以通过长读取来定位基因组的难测区域。机器价格为30万英镑。 PacBio Sequel II 今年PacBio又发布了商业型的Sequel II系统。该系统包括新的SMRT ® Cell 8M ，以及化学、仪器控制软件和SMRT Link软件包。与之前的Sequel系统相比，最新产品版本进一步降低了成本和时间，其数据输出增加了大约8倍。 博友测序专家徐大彬的精彩评价如下： illumina 收购PB后在今年推出了新仪器 Sequel II ，PB技术核心在测序读长， illumina 技术核心在测序通量，二者结合，完美实现测序技术里程碑式的突破， Sequel II 单cell平均产量达到了惊人的75G。这对于遗传病的诊断如虎添翼，虽然之前用二代测序大片段的缺失等导致的遗传病在软件层面可以优化，但测序层面直接读出，精准度有了很大提升。目前这款仪器在国内科研服务领域中单细胞测序也有巨大应用。这应该是相对Novaseq6000最大的优势。illumina这些年推出了很多款测序仪，一代代的更新迭代，每代仪器可以说极大的促进了生命科学研究进展以及在临床上落地应用，各有优劣。 Oxford Nanopore MinION 这是个极酷的订书机大小的USB测序仪，MinION上每次运行都可以产生数百Mb的2D数据，而快速型能推进到产生Gbases级数据。 读取长度平均为10Kb，原始2D精度为85％，有一系列选项可用于校正，使之精度达到98-99％。 MinION用于支架细菌基因组和病原体检测。应该买一个。 Oxford Nanopore PromethION PromethION 是MinION的集合版，由48个更大，快速模式的MinION并行运行。如果快速型MinION每次运行可以产生1Gbase读数，而PromethION每次运行将产生300Gbase。 PromethION可以提供长DNA序列读取，可用于较大人口规模的测序。但会花费十倍的精力使用计算机来处理数据。如果您会处理数据，可以买一台。
个人分类: 生物科技|11481 次阅读|4 个评论
NGS, deep sequencing,
热度 1 liujd 2012-9-2 18:46
一、总述 新一代测序技术基本原理是：边合成边测序。在生成新的DNA互补链时，连接不同DNTP时会产生不同的荧光信号，通过捕捉这个荧光信号，从而可以获得序列。最为主要的是，合成有时序先后性，从而获得信号也具有时序先后性，从而能够确定序列。 二、平台 Roche(454) GS FLX sequencer Roche收购了454公司。98年报导了技术流程和原理。04年推出，05年在Nature上发表应用。 1，原理：焦磷酸测序法 2，步骤 1）打碎DNA成300~800bp的片断，然后为碎片的两端加上接头。 2）扩增 （1）把DNA片断结合到磁珠上（怎么保证一对一？不知道） （2）磁珠游由油水混合的小滴包裹着，从而和外界分离开来。 （3）平行扩增，扩增上百万倍。 这里的磁珠上构建了上百万条和接头互补的核苷酸序列。这就是为什么加接头的原因。 加接头原因有二：（1）保证扩增；（2）保证能够结合在磁珠上，而不扩散。 3）PTP载样 把磁珠加入到454公司发明的454PTP板表面，PTP板上每一个空只能容纳一个磁珠。 这里保证了每个磁珠上DNA序列的单一性。 4）入孔测序 每个孔中有测序需要的反应激活液，在孔中检测荧光信号，从而达到测序的目的。 从这里看，扩增的目的是不是为了获得更多的荧光信号？ 3，特性 读长达到100bp，后来提高到250bp，错误率降低到0.5%。 费用是其他测序仪的10倍，100Mb/7h。 三、Illumina genome analyzer 2006年收购了Solexa公司，把Solexa测序仪改名了Illumina genome analyzer 1,原理 边合成边测序 2，流程 1）添加接头 在DNA两端加上接头。 2）表面结合 Solexa采用微注射系统，把样品放到玻璃上，而玻璃上有Flow Cell若干，每个Flow Cell上有8个lane（路线）。 每个lane上能够对应一个DNA序列。lane能够随机固定接头序列号和DNA片段 3）桥型扩增，获得多拷贝DNA片段。 能够扩增出上百万条双链待测片段。估计每个lane对应一个测序单元。 4）测序 产生的读长较短32~40bp。 四、Applied Biosystems SOLID sequencer 精确度很好(是其他测序仪精度十倍左右）； 读长很短，只有25~35bp。 产生数据量：每个run大概3~4Gb，每个run需要5day 五、Heliscope测序技术 平均读长：25bp左右，最长可以达到30bp。 错误率在：0.2%~ 1% 产生数据量：25~90Mb/h
个人分类: 生物信息|1708 次阅读|1 个评论
[转载]2011新产品盘点：高通量测序仪
nooney1986 2012-3-20 17:40
在过去的一年，高通量测序正朝着两极化的方向发展。一方面，大型基因组中心（如华大基因）凭借雄厚的实力，对大量物种的基因组进行测序和分析。另一方面，更多较有实力的实验室也开始购置新一代测序仪，应用在重测序和宏基因组研究中。顺应这一发展趋势，高通量测序仪也朝着两个方向发展。高端仪器的性能越来越强劲，读长本来就领先的GS FLX再度升级，达到1000 bp，赶超了传统的毛细管电泳测序法。第三代测序仪PacBio RS继续发力，读长超过2500 bp。同时，几家公司也陆续推出了个人型测序仪（即台式测序仪），争取覆盖更多的实验室。 大型测序系统 GS FLX+ 系统（罗氏454生命科学） 2011年6月，454生命科学宣布推出了全新的GS FLX+系统。此仪器能够产生高达1,000 bp的测序读长，赶超了传统的毛细管电泳测序法。读长的改善也使得通量提升了近50%，达到1 Gb，从而降低了大型测序项目的测序成本。在分辨复杂基因组的高度重复区域时，这种长且准确的读长特别有用，可显著改善拼接。随后，药物基因组公司利用这一系统，完成了大麻这一重要药用植物两个品系（Cannabis sativa和Cannabis indica）的全基因组测序。此次基因组测序结果包括超过1310亿的碱基对序列，是现有最大的大麻基因组基因集合。 PacBio RS系统（Pacific Biosciences） Pacific Biosciences公司自今年4月底正式推出全球首个第三代测序平台PacBioRS单分子实时测序系统后，一直致力于进一步优化其试剂的性能并努力开拓更多的应用。据最新消息，其新版本的C2试剂将在今年年底或明年年初正式发布，C2试剂可使该系统的平均读长从现在的1300bp提升至2700bp！ 个人型测序仪 Ion PGM半导体测序仪（Life Technologies） 首款基于半导体技术的测序仪让人眼前一亮。这块创新的半导体芯片让测序仪更快速、更易用，且价格更具竞争力。Ion PGM™测序仪的读长目前达到200 bp，通量即将达到1 Gb，且整个测序流程不到8小时。 MiSeq个人化测序系统（Illumina） MiSeq让更多的实验室有机会使用新一代测序。包括文库制备，以及数据分析，整个测序流程可以在8小时内完成。适合各种新一代测序及Sanger测序的应用，一次运行可获得多达2GB的数据结果，2天内可以完成多至96个样本384个靶位点的PCR产物测序（包含PCR扩增反应及测序），完全取代传统Sanger测序，且无论测序深度还是数据质量，都远远超越Sanger测序结果。
个人分类: 分子诊断|1281 次阅读|0 个评论
[转载]基因测序革命前夜(Origin: Gene Machine)
slei 2011-8-3 10:50
[转载]基因测序革命前夜(Origin: Gene Machine)
原文刊于 Forbes October 5, 2009 issue. By Matthew Herper 翻译 李婧 校对黄凝 (文中图片系本人添加) 太平洋生物公司的基因测序仪独辟蹊径，堪比谷歌与苹果。 在加州门洛帕克市（Menlo Park）市区的一幢写字楼里，世界上运行速度最快的基因测序仪向世人展示了它的神奇。这台铝合金样机如碗柜般大小，两束激光在其中经过反光镜和透光镜之 后，射向一个30厘米高、类似6足昆虫的机器装置。在这个装置里面，两束激光汇聚于指甲盖大小的载玻片中心，而汇聚点则只有大头针的针尖那么大。 这个点虽小，里面却充满了成千上万个比世界上体积最小的晶体管还要微小的纳米孔。在这些小孔中，大约有1/3承载着DNA的片段，它们和一种经过变异的酶 混合在一起。向孔中滴入被荧光染料着色的分子后，不同种类的遗传密码即会发出特定颜色的光。光谱仪会记录下这些闪光，然后将其传入电脑进行分析。 这台样机可以在15分钟内完成对数百万基因组的测序，同样的工作量如果用普通测序仪来做，则要耗费几天甚至几个星期。41岁的物理学家特纳 （Stephen Turner）是这场基因测序新革命的先锋人物。12年前，他和同在康奈尔大学（Cornell University）研究生院的一个朋友萌生了通过纳米孔进行基因测序的想法。2000年，他创办了一家生物技术公司，要将梦想变为现实。 不过在当时，生物技术得不到风险投资的青睐，特纳于是和同为物理学家的妻子拿出了6.5万美元的个人积蓄，以维持公司的运作。当时，这些钱是他们所有的存款，而公司一整年的收入都达不到这个数字。 不过，今非昔比，鉴于特纳创办的太平洋生物公司（Pacific Biosciences）将对生物及医药领域产生革命性的影响，大家把它和 Google 、 Apple 以及 Intel 相提并论。通过这样一部机器，研究人员可以对数以千计的病毒标本进行观察，并且立即得到数据。 另外，目前无法解读的植物基因组，也可以用特纳的机器来一探究竟。斯坦福大学的研究人员还拓展了该机器的应用，探索细胞内蛋白质生成的机理。实际上，特纳 的测序仪可以被视为一个强大的分子显微镜，可以在很多场合加以利用，比如观察药物如何阻碍生物酶，从而提升药物的性能。 2006年诺贝尔化学奖得主科恩伯塔（Roger Kornberg）曾经说道：“我们必须承认，如果太平洋生物公司能够成功实现产业化，它们将绝对占领基因测序这个市场。这家公司有非常广阔的发展前景。”科恩伯塔现在是太平洋生物公司的董事会成员。 目前，遗传领域的激烈竞争主要集中在如何提高基因测序通量，同时降低成本。2000年，对人类基因进行全测序要花费10亿美元，但7年后，这个数字已经跌 到了100万美元。位于圣地亚哥（San Diego）的荧光公司（Illumina）目前拥有价值60亿美元的基因芯片市场，该公司今年夏天开始以5万美元的价格提供人类基因组测序服务。加州山 景市（Mountain View）的整合基因公司（Complete Genomics）同样提供基因测序服务。这家新成立的公司预计，通过提高通量，基因测序的费用在明年会进一步降低至5,000美元。 特纳估计，由于人类在化学领域的突破，他的测序仪的测序通量在未来的几年里可以达到第一代测序仪的9倍，到2013年则可以再提高10倍。前默克公司 （Merck）的遗传学家、现太平洋生物公司的首席技术官施达特（Eric Schadt）认为：“只需一滴试剂，就可以完成整个基因测序。” 太平洋生物公司明年年初会向孟山都公司（Monsanto）和其他大型科研机构交付10台测试版机器。公司预计在明年下半年正式推出测序仪，具体的价格尚 未公布，但估计会在60万美元左右（不包括额外几十万美元的化学试剂）。太平洋生物公司目前拥有280名员工。虽然公司已经得到了2.6亿美元的风险投 资，但由于预计盈利的时间是2012年中期，所以仍需要3.5亿美元的资金来维持。为了融资，太平洋生物公司可能会在明年上市。 当代基因测序技术始于1992年。那时，技术狂人万特（J.Craig Venter）发现，同时使用多台基因测序仪可以对整个有机组织，即细菌，进行测序。当时，不仅由政府资助的人类基因组计划（Human Genome Project，耗资30亿美元）采用这种花费高昂的方式，而且万特的竞争对手、位于马里兰州罗克维尔市（Rockville）的赛雷拉基因公司 （Celera Genomics）也在效仿。 上世纪90年代末期，特纳在康奈尔大学的好友、生物学家科拉克（Jonas Korlach）设想出了一种他认为更经济且更便捷的基因测序方法。 当时的测序技术要求DNA首先被分割成许多微小的片段并被转化成细菌，然后放入测序仪中，通过分类和分析长度，辨别出4种基因代码：即 A（adenine,腺嘌呤）、T(thymine，胸腺嘧啶)、G（guanine，鸟嘌呤）、C（cytosine，胞嘧啶）。但是，这种方法需要大 量的DNA分子，及许多成本高昂的化学试剂。 科拉克则提出了一个不同的想法，就是“窥视”细胞复制DNA的过程。这个方法的原理在于，细胞每一次分裂都会对整个基因进行读取和复制。不过，要攫取这个 过程却并不简单。DNA的结构有如拉链，A、T、C、G则是拉链上的锯齿。由于A只同T结合，G只同C结合，所以拉链一开一合之后，会形成两个相同的基 因。用荧光染料给基因代码做标记虽然简单，但要捕捉到微弱的闪光却非常困难。特纳的纳米技术就是在这个部分带来了突破，而解决难题的利器就是一块覆有铝涂 层且布满纳米级小孔的玻璃片。 但是，实验室里的其他研究人员却怀疑，布满小孔的金属片是否真的那么神奇。事实最后证明，这些经零模波导（zero-mode wave guides）形成的小孔，可以理想地捕捉并读取微弱的闪光。 特纳成立了一家叫做纳米流体（Nanofluidics）的公司，不过这家公司后来因为资金匮乏而倒闭。特纳和他的妻子用自己的积蓄支付了专利申请费，这 样康奈尔大学就不会在公司中拥有股份。他们还自己负担研究经费，以使特纳有资格申请国家卫生研究院（National Institutes of Health）的资助。 一直以来，特纳从未停止过自己的研究工作。2003年1月，他的一篇描述测序仪样机的文章终于登上了业内最受推崇的《科学》（Science）杂志的封面。 他的这次“亮相”吸引了埃里克森，此人是加州门洛帕克市达维多风险投资公司（Mohr Davidow Ventures）的合伙人。那时候，人类基因组计划刚刚完成，大部分的风险投资都对基因测序兴趣不大。但是埃里克森认为，成本更低的测序仪有朝一日会有 市场需求，于是，他给特纳投资了550万美元，后来更是大幅追加了投资。 特纳2003年5月从康奈尔大学辞职，并搬到西部创立了太平洋生物公司。为了专心研究，他放弃了担任公司的首席执行官一职。曾经在电信行业做过高管的马丁 （Hugh Martin）闻讯后毛遂自荐，最后成为了太平洋生物公司的经营管理者。而在技术上功不可没的科拉克也于2004年3月加入了公司。 在特纳和他的同事们研制测序仪的同时，基因技术革命也在不断发展。技术更新、价格更低的测序机器大幅降低了测序成本。2007年，454生命科学公司 （454 Life Sciences）花费100万美元对DNA双链结构的发现者沃森（James Watson）进行了基因组测序。整合基因公司最近宣布已经为辉瑞公司（Pfizer）和哈佛大学完成了14个人类基因组的测序，每次费用是2万美元。 整合基因公司采取了不同的策略，他们不出售测序仪，而是采用工厂批量生产的方式，同时对多组基因进行测序以降低成本。该公司称将在明年进行1万个基因组测 序。里斯旺投资银行（Leerink Swann）的遗传行业分析员罗（Isaac Ro）说：“对任何新进入市场的基因测序公司来说，最大的挑战在于基因测序的价格已经被压得很低了。” 太平洋生物公司深知竞争之激烈，所以他们希望自己的产品能够有击败竞争对手的独特之处。圣地亚哥斯克里普斯研究所（Scripps Institute）的教授肖克（Nicholas Schork）目前运用太平洋生物公司的技术来研究为什么一些有抗药性的细菌更容易死亡。他说，现有的高速基因测序仪只能检测很短的DNA 片段，而且必须使用巨型计算机才能将其拼合。所以，一旦本来相同的基因在顺序上发生了改变，即将无害的细菌转变为致病细菌时，这种情况就会被漏掉。而如果 使用太平洋生物公司的技术，研究人员就能看得更完整。 特纳的测序仪还可用作超级显微镜，因为它能够对除基因之外的其他物质进行测序。例如，许多病毒都是由核糖核酸（RNA）构成的。太平洋生物公司的测序仪可以对RNA进行直接测序，让研究人员更好地了解病毒毒性的差异。到目前为止，尚未有其他公司掌握这项技术。 此外，斯坦福大学的研究人员还利用这台测序仪来观察核糖体，这种物质的特性是在细胞内通过基因密码生成蛋白质。对核糖体更深入的了解是研制新型抗生素的关键，约有1/3的抗生素可以成功地破坏病毒合成蛋白质的功能。 此时此刻，样机的零件散落在地板上，工程师们正在对它进行微调，以确保稳定性。特纳和他的同事们在一旁有说有笑，他们决定用卡通喜剧《辛普森一家》（The Simpsons）中的人物来给机器命名。 DNA突袭 目前有许多公司在参与竞争，以使基因测序速度更快，价格更低并且有医疗应用价值。 生命科技公司（Life Technologies） 地址：加州卡尔斯巴德（Carlsbad） 由英杰公司（Invitrogen）和应用生物系统公司（Applied Biosystems）于去年合并而成。 荧光公司（Illumina） 地址：圣迭哥（San Diego） 公司新型高速测序仪在业界颇有影响。 454生命科学公司（454 Life Sciences） 地址：康涅迪格州布兰福德（Branford） 现代基因测序技术的先驱之一，由罗氏公司（Roche）拥有。 整合基因公司（Complete Genomics） 地址：加州山景市（Mountain View） 该公司采用工厂批量生产的方式对客户发来的DNA进行测序。14个人类基因组测序工作即将完成。 牛津纳米孔公司（Oxford Nanopore） 地址：英国牛津城 这是一家专注于纳米技术的公司，已和荧光公司达成了开发协议。 离子激流公司（Ion Torrent） 地址：康涅迪格州吉尔福德（Guilford） 由454生命科学公司的创始人创建的新公司，尚未有引人注目的大动作。 基因测序革命先锋特纳。 在夹片上进行DNA测序。 工作原理 DNA在太平洋生物公司的测序仪中通过酶进行复制。 进行复制的DNA遗传密码经过标记，在复制过程中发出闪光。 闪光通过直径50纳米的小孔并被过滤，经过过滤的闪光被光谱仪接收。
个人分类: 科学文丛|3430 次阅读|0 个评论
“每千美元测定一个人的基因组”——您有妙计吗？
biotrader 2008-10-5 11:52
目标：每千美元测定一个人的基因组 一、DNA测序发展综述 1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型以来，随着各种新技术和新理论的不断诞生，人类开始在分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，并由被动适应自然界转向主动改造和重组自然界。尤其是自1990年人类基因组计划正式启动，在美国、英国、日本、法国、德国和中国科学家的共同努力下，这项工作在新世纪到来之际提前完成，得到人类全基因组序列，标志着人类已从基因组时代步入后基因组时代。由于人类基因组计划的顺利进行，使得DNA序列数据库的容量呈指数增长，提供了以往不可想象的巨大的生物学信息量。在这些巨量的序列信息基础上，就可以在分子层面上探索人类健康和重大疾病的防治，开展生物技术在各个领域的应用，使人类生存的健康质量和预防疾病的能力发生革命性的飞跃。在这段时期生命科学的迅速进步得益于许多分子生物学新技术的不断涌现，而且很快就被广泛地应用。包括1975年Southern杂交方法的创立；1977年Sanger和Maxam、Gilbert先后发明了两种DNA序列的快速测定法；1980年基因合成仪的发明使核酸的化学合成从手工发展到全自动合成；1985年Cetus公司Mullis等发明的聚合酶链式反应（PCR）的特定核酸序列扩增技术；1992年Affymatrix公司Fodor小组原位合成制备了世界上第一块基因芯片；1995年第一台全自动核酸序列测定仪在ABI公司问世，这些里程碑性质的新技术对分子生物学的发展起到了重大的推动作用。 基因组学的迅速发展加快了DNA分析仪器的系统化和模块化进程，使多层次的基于DNA技术的综合生物学分析成为科研和临床工作的常用工具。尽管目前DNA分析仪器采用的技术原理基本相同，但存在主要设备功能单一，高水平仪器、配套试剂和软件等均来源于进口且费用高于市场平均价数倍等严峻问题。DNA分析平台包括寡核苷酸原位合成、PCR实时定量分析、DNA杂交和DNA测序等基本模块，既可单一模块应用，又可以组合使用。 近年来，随着电子科学与技术的不断进步，生命科学分析仪器也得以飞速的发展。最普遍应用的PCR技术从单一的定性PCR衍生出半定量、定量和实时定量等新的应用技术，相应开发成功了一系列用于高通量、高速的PCR仪以及自动化进行的实时定量PCR仪，而且实验周期从数个小时缩短至20～30分钟，极大提高了工作效率。基因芯片技术由于其高通量的先天优势，被广泛应用于科研工作的前期筛选，特别是原位合成技术的发展使早期仅能在芯片上制备20个碱基长的寡核苷酸发展到可以达到100个碱基长的寡核苷酸，有效的提高了芯片应用上的灵敏度和特异性指标，从而实现更高效的研究目的。DNA序列测定技术发展的更为广阔，Sanger技术的局限性（主要是对电泳分离的依赖和无法再进一步地并行和微量化）造成对高等生物基因组进行序列测定的规模限制和代价高昂，而新的利用酶促扩增和原位监测的基于合成法测序（Sequence by synthesis）的新技术单次运行已经可以达到4Gb的序列读取数量，且单位成本大大降低。以美国科学界和企业界为引领的研发活动有一个既定目标，那就是每千美元测定一个人的基因组。由于总体的技术门槛不高，目前已经有四种新型仪器投放市场，数个不同原理的技术和设备都在研发之中。 国内对于仪器设备的总体研究活动和实力相对偏弱。目前仅在PCR相关和芯片设备方面有所建树，但仍不能达到国际流行先进设备的技术水平。但是，从技术本质考察此类貌似迥异的设备仪器可以发现，其所涉及的技术方向不外乎温度循环控制、微量液流控制、光学信号探测、表面化学工艺、DNA相关的酶促反应以及高容量数据分析处理等几方面。 二、商业测序仪市场比较 国际市场主要为Roche公司（454/ Genome Sequencer FLX System）、Applied Biosystems公司（SOLiD System）和Illmina公司（SOLEXA/Genome Analyzer System）所垄断，加之2008年3月问世的Helicos BioSciences公司的HeliScope单分子测序仪，代表了国际先进的大规模DNA测序系统的技术水平和发展趋势，以下对其功能技术参数和预期成果做一比较。 GS 454 SOLiD SOLEXA HeliScope 单运数据产量 0.1Gb 1.5～3Gb 1.3Gb 7.5Gb 覆盖人基因组 0.1 1 0.5 2.5 平均读长（bp） 250～310 35 32 20～35 样品准备 2天 7天 11小时 未知 2天 运行时间 7.5小时 8天 3天 14天 精确度 99.5％ 99.94％ 98.5％ 99.4％ 设备价格 350万元 413万元 301万元 945万元 单次运行价格 14万元 2.38万元 2.1万元 12.6万元 日本滨松光子学株式会社 EMCCD 制造商 500张/秒 http://www.hamamatsu.com/ 三、基于De Bruijn 图的基因拼接 http://www.ebi.ac.uk/~zerbino/velvet/ GPL下的自由基因拼接软件 http://genome.cshlp.org/cgi/content/short/18/5/821 原理文献 四、著名公司 https://www.celera.com/ 测序公司 Knome公司 个人基因组测序 https://www.23andme.com/ google创始人布林的妻子开的测序公司 欢迎各位读者发表能够降低个人DNA测序成本的奇思妙想，或和作者联系, 您的智慧将为全人类的健康做出贡献！ MSN：z_yubin AT hotmail DOT com
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