現(xiàn)代生物技術(shù)與健康(編輯修改稿)
2025-05-04 03:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 on sequencing)應(yīng)運(yùn)而生。第二代測(cè)序技術(shù)的核心思想是邊合成邊測(cè)序，即通過(guò)捕捉新合成的末端的標(biāo)記來(lái)確定DNA的序列，現(xiàn)有的技術(shù)平臺(tái)主要包括Roche/454 FLX、Illumina/Solexa Genome Analyzer和Applied Biosystems SOLID system。這三個(gè)技術(shù)平臺(tái)各有優(yōu)點(diǎn)，454 FLX的測(cè)序片段比較長(zhǎng)，高質(zhì)量的讀長(zhǎng)（read）能達(dá)到400bp；Solexa測(cè)序性價(jià)比最高，不僅機(jī)器的售價(jià)比其他兩種低，而且運(yùn)行成本也低，在數(shù)據(jù)量相同的情況下，成本只有454測(cè)序的1/10；SOLID測(cè)序的準(zhǔn)確度高，%，%，是目前第二代測(cè)序技術(shù)中準(zhǔn)確度最高的。雖然第二代測(cè)序技術(shù)的工作一般都由專業(yè)的商業(yè)公司來(lái)完成，但是了解測(cè)序原理、操作流程等會(huì)對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)分析有很重要的作用，下文將以Illumina/Solexa Genome Analyzer 測(cè)序?yàn)槔?jiǎn)述第二代測(cè)序技術(shù)的基本原理、操作流程等方面。 Illumina/Solexa Genome Analyzer測(cè)序的基本原理是邊合成變測(cè)序。在Sanger等測(cè)序方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，用不同顏色的熒光標(biāo)記四種不同的dNTP，當(dāng)DNA聚合酶合成互補(bǔ)鏈時(shí)，每添加一種dNTP就會(huì)釋放出不同的熒光，根據(jù)捕捉的熒光信號(hào)并經(jīng)過(guò)特定的計(jì)算機(jī)軟件處理，從而獲得待測(cè)DNA的序列信息。 操作流程。首先是測(cè)序文庫(kù)的構(gòu)建，第二步是錨定橋接（Surface Attachment and Bridge Amplification），第三步是預(yù)擴(kuò)增，第四步是單堿基延伸測(cè)序，最后一步是數(shù)據(jù)分析。最后一步從嚴(yán)格意義上講，不是測(cè)序操作流程的部分，然而，只有通過(guò)這一步工作，前面的測(cè)序過(guò)程才有真正意義。因?yàn)闇y(cè)序得到的只是一大堆原始數(shù)據(jù)，是長(zhǎng)度只有幾十個(gè)堿基的序列，是說(shuō)不明任何問(wèn)題的，必須通過(guò)生物信息學(xué)這一工具，才能將這些短的序列組裝成長(zhǎng)的Contigs甚至是整個(gè)基因組的框架，或者把這些序列比對(duì)到已有的基因組或者相近物種基因組序列上，并進(jìn)一步分析得到有生物學(xué)意義的結(jié)果。所以現(xiàn)在二代測(cè)序的制約因素不是測(cè)序本身，這一過(guò)程送到公司，花錢做就行，難的是當(dāng)?shù)酪淮蠖押Ａ康臄?shù)據(jù)后，如何進(jìn)行生物信息學(xué)分析，是關(guān)鍵。目前，誰(shuí)也不能說(shuō)自己是絕對(duì)的權(quán)威，只是誰(shuí)先進(jìn)入狀態(tài)，并不斷實(shí)踐，誰(shuí)就可能提前占領(lǐng)領(lǐng)先地位?；驕y(cè)序技術(shù)正走入臨床應(yīng)用。目前我們的醫(yī)學(xué)診療是以群體的平均值范圍作為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用到每一個(gè)具體患者身上。如果個(gè)體正好在這一范疇中，自然是合適的；如果出了這一范疇，就會(huì)得到不適當(dāng)?shù)奶幹谩６ㄟ^(guò)基因測(cè)序，就可以了解個(gè)體的適應(yīng)性如何，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療。人類基因測(cè)序始于上世紀(jì)90年代，從基于毛細(xì)管基因分析的第一代測(cè)序到后來(lái)的基于高通量化學(xué)技術(shù)的第二代測(cè)序，再到最近興起的基于半導(dǎo)體芯片技術(shù)的革新性測(cè)序技術(shù)，人類基因測(cè)序在測(cè)序通量、測(cè)序時(shí)間和測(cè)序費(fèi)用方面都有驚人的改善。上世紀(jì)90年代開(kāi)始的人類基因組測(cè)序采用的是第一代測(cè)序，全球的很多專家用了十多年的時(shí)間才完成了一個(gè)人類基因組的測(cè)序，花費(fèi)了幾十億美元；而現(xiàn)在，一個(gè)人的全基因組測(cè)序只需幾天的時(shí)間，費(fèi)用降到了數(shù)千美元。基因測(cè)序未來(lái)將發(fā)展為單分子測(cè)序和納米測(cè)序?？偟膩?lái)說(shuō)，基因測(cè)序的發(fā)展趨勢(shì)就是更簡(jiǎn)單、更方便、更快速、更便宜?；驕y(cè)序作為一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，其所提供的信息為醫(yī)生的疾病診斷和患者的疾病治療以及健康狀況的監(jiān)測(cè)中提供了相當(dāng)重要的依據(jù)。就目前的認(rèn)識(shí)水平而言，常見(jiàn)惡性腫瘤使用基因測(cè)序和靶向藥物治療，其效果是很明顯的。比如，癌癥手術(shù)瘦的化療，不是所有人都有效，是有的人有效，有的人干脆無(wú)效，而目前癌癥化療是盲目化療，針對(duì)性差，即適應(yīng)的與不適應(yīng)的統(tǒng)統(tǒng)一樣化療，這樣算總賬，化療的總體有效率僅僅在30%—40%左右，而傳統(tǒng)的癌癥化療方法毒性強(qiáng)，不適應(yīng)的病人白白地受了不該瘦的痛苦。而通過(guò)基因測(cè)序篩選出的病人，化療的有效率就可以提高到80%左右。再比如，基因測(cè)序還可以幫助糾正醫(yī)療認(rèn)識(shí)方面的一些誤區(qū)。如籠統(tǒng)地說(shuō)，吸煙有致癌作用，這
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