高通量測(cè)序的發(fā)展前景

瀏覽次數(shù)：5932發(fā)布日期：2009-12-11

一、高通量測(cè)序的應(yīng)用

高通量測(cè)序可以幫助研究者跨過文庫(kù)構(gòu)建這一實(shí)驗(yàn)步驟，避免了亞克隆過程中引入的偏差。依靠后期強(qiáng)大的生物信息學(xué)分析能力，對(duì)照一個(gè)參比基因組（reference genome）高通量測(cè)序技術(shù)可以非常輕松完成基因組重測(cè)序（re-sequence），2007年van Orsouw等人結(jié)合改進(jìn)的AFLP 技術(shù)和454 測(cè)序技術(shù)對(duì)玉米基因組進(jìn)行了重測(cè)序，該重測(cè)序?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)的超過75%的SNP位點(diǎn)能夠用SNPWave技術(shù)驗(yàn)證，提供了一條對(duì)復(fù)雜基因組特別是含有高度重復(fù)序列的植物基因組進(jìn)行多態(tài)性分析的技術(shù)路線。2008年Hillier對(duì)線蟲CB4858 品系進(jìn)行Solexa重測(cè)序，尋找線蟲基因組中的SNP位點(diǎn)和單位點(diǎn)的缺失或擴(kuò)增。但是也應(yīng)該看到，由于高通量測(cè)序讀取長(zhǎng)度的限制，使其在對(duì)未知基因組進(jìn)行從頭測(cè)序（novo sequencing）的應(yīng)用受到限制，這部分工作仍然需要傳統(tǒng)測(cè)序（讀取長(zhǎng)度達(dá)到850 堿基）的協(xié)助。但是這并不影響高通量測(cè)序技術(shù)在全基因組mRNA表達(dá)譜，microRNA表達(dá)譜，ChIP-chip以及DNA甲基化等方面的應(yīng)用。

2008年Mortazavi等人對(duì)小鼠的大腦、肝臟和骨骼肌進(jìn)行了RNA 深度測(cè)序，這項(xiàng)工作展示了深度測(cè)序在轉(zhuǎn)錄組研究上的兩大進(jìn)展，表達(dá)計(jì)數(shù)和序列分析。對(duì)測(cè)得的每條序列進(jìn)行計(jì)數(shù)獲得每個(gè)特定轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)量，是一種數(shù)碼化的表達(dá)譜檢測(cè)，能檢測(cè)到豐度非常低的轉(zhuǎn)錄本。分析測(cè)得的序列，有大于90%的數(shù)據(jù)顯示落在已知的外顯子中，而那些在已知序列之外的信息通過數(shù)據(jù)分析展示的是從未被報(bào)道過的RNA剪切形式，3’端非翻譯區(qū)，變動(dòng)的啟動(dòng)子區(qū)域以及潛在的小RNA 前體，發(fā)現(xiàn)至少有3500個(gè)基因擁有不止一種剪切形式。而這些信息無論使用芯片技術(shù)還是SAGE文庫(kù)測(cè)序都是無法被發(fā)現(xiàn)的。

高通量測(cè)序另一個(gè)被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域是小分子RNA或非編碼RNA（ncRNA）研究。測(cè)序方法能輕易的解決芯片技術(shù)在檢測(cè)小分子時(shí)遇到的技術(shù)難題（短序列，高度同源），而且小分子RNA的短序列正好配合了高通量測(cè)序的長(zhǎng)度，使得數(shù)據(jù)“不浪費(fèi)”，同時(shí)測(cè)序方法還能在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新的小分子RNA。在衣藻、斑馬魚、果蠅、線蟲、人和黑猩猩中都已經(jīng)成功地找到了新的小分子RNA。在線蟲中獲得了40 萬個(gè)序列，通過分析發(fā)現(xiàn)了18個(gè)新的小RNA分子和一類全新的小分子RNA。

在DNA—蛋白質(zhì)相互作用的研究上，染色質(zhì)免疫沉淀—深度測(cè)序（ChIP-seq）實(shí)驗(yàn)也展示了其非常大的潛力。染色質(zhì)免疫沉淀以后的DNA 直接進(jìn)行測(cè)序，對(duì)比ref seq可以直接獲得蛋白與DNA結(jié)合的位點(diǎn)信息，相比ChIP-chip，ChIP-seq可以檢測(cè)更小的結(jié)合區(qū)段、未知的結(jié)合位點(diǎn)、結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)的突變情況和蛋白親合力較低的區(qū)段。

二、高通量測(cè)序的前景

目前，大多分析家都無法相信新一代測(cè)序技術(shù)能*取代目前的芯片測(cè)序技術(shù)。不過，有些分析家也的確認(rèn)為芯片測(cè)序技術(shù)正面臨著挑戰(zhàn)，他們認(rèn)為到了2012年新一代的測(cè)序技術(shù)將會(huì)帶來高達(dá)2。15億美元的產(chǎn)值。

2006年，整個(gè)芯片測(cè)序市場(chǎng)大概價(jià)值8億美元，其中65%的*都是有關(guān)基因表達(dá)譜分析產(chǎn)品的，剩下35%的*則由基因型分析芯片占據(jù)。不過美國(guó)哈佛大學(xué)（Harvard University）遺傳學(xué)教授George Church認(rèn)為，這部分市場(chǎng)也會(huì)受到新一代測(cè)序技術(shù)的沖擊。重測(cè)序芯片（resequencing arrays）、單核苷酸多態(tài)性分析芯片以及基因拷貝數(shù)目變異分析芯（copy number variant array）市場(chǎng)也會(huì)受到影響。也有分析家不贊同這個(gè)觀點(diǎn)，他們認(rèn)為即使新一代測(cè)序技術(shù)很便宜，還是有不少人會(huì)選擇傳統(tǒng)的測(cè)序儀的。

新一代測(cè)序技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)芯片測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，zui終還得依靠廣告和市場(chǎng)營(yíng)銷手段的推廣才能獲得大眾的認(rèn)可。去年夏天，由Frost & Sullivan公司對(duì)學(xué)術(shù)科研機(jī)構(gòu)和私人研究團(tuán)體進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查研究結(jié)果表明，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，例如進(jìn)行表達(dá)譜分析時(shí)，人們還是傾向于選擇傳統(tǒng)的芯片產(chǎn)品，而并非青睞新一代的測(cè)序產(chǎn)品。

新一代測(cè)序儀推廣困難可能由其價(jià)格昂貴導(dǎo)致。平均采購(gòu)一臺(tái)新一代測(cè)序儀大約要花費(fèi)50萬美元，除非該實(shí)驗(yàn)室測(cè)序的工作量非常大，否則是不會(huì)考慮購(gòu)買的。即使像Polonator這樣的新一代測(cè)序儀也需要花費(fèi)15萬美元左右，這筆費(fèi)用對(duì)于一個(gè)小實(shí)驗(yàn)室來說是無法承受的。這時(shí)，只需要150美元一塊的芯片就非常有競(jìng)爭(zhēng)力了。以基因芯片產(chǎn)品享譽(yù)業(yè)界的美國(guó)Affymetrix公司市場(chǎng)部副總裁Jay Kaufman認(rèn)為，新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)于芯片市場(chǎng)來說的確會(huì)帶來一定的沖擊，不過要*取代表達(dá)譜分析芯片還需要一定的時(shí)間。

但是，基因芯片也有其自身的缺點(diǎn)，就在于它是一個(gè)“封閉系統(tǒng)”，它只能檢測(cè)人們已知序列的特征（或有限的變異）。而高通量測(cè)序的強(qiáng)項(xiàng)，就在于它是一個(gè)“開放系統(tǒng)”，它的發(fā)現(xiàn)能力和尋找新的信息的能力，從本質(zhì)上高于芯片技術(shù)。研究者可以充分享受這兩個(gè)平臺(tái)的比較優(yōu)勢(shì)，在獲取新信息的基礎(chǔ)上，利用芯片的強(qiáng)項(xiàng)，即對(duì)已知信息的高通量、低成本（相對(duì)）的檢測(cè)能力，對(duì)大量樣品進(jìn)行快速檢測(cè)，短時(shí)間內(nèi)獲得有大量有效的數(shù)據(jù)。

作為兩個(gè)高通量的基因組學(xué)研究技術(shù)，在應(yīng)用的某些方面存在重疊和競(jìng)爭(zhēng)，但是在更多方面是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兩種方法聯(lián)合使用，將解決以前的單種技術(shù)難以解決的問題。
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