基因测序技术：就像考试做“问答题”

　　基因测序技术是人类探索生命奥秘的重要手段之一。随着测序技术的发展，通过测序技术对遗传信息的解码和基因组数据库的构建，人类不仅得以窥探生命的密码，更能从基因层面对人类疾病进行检测甚至干预。为进一步了解基因测序技术的优势及应用，《中国科学报》采访了清华大学药学院研究员白净卫和北京大学化学学院教授黄岩谊。

　　临床领域广泛应用

　　《中国科学报》：基因测序技术近几年发展得如何？

　　白净卫：10 年前提到基因测序技术，可能大家想到的就是遗传基因缺陷检测，但现阶段基因测序特别是高通量基因测序技术已经在临床领域得到广泛应用，比如辅助生殖、产前诊断、新生儿基因检测、肿瘤早筛及靶向治疗、感染性疾病诊断等。

　　纳米孔测序是高通量测序中的最新一代技术。相较于NGS二代测序，纳米孔测序的优势在于：第一，可单次读取很长的DNA序列，从而更好地检测基因片段中缺失、重复等大规模的结构变异，获得更加清晰、完整的基因组信息。第二，速度快，基本可以实现样本进—测序—数据出的快速流程，而且数据产出的同时就可以进行信息分析，明确疾病、突变或感染类型，做到实时测序、快速获得检测结果。第三，设备小型集成化，对环境要求不高，操作便捷，后期设备维护也简单，不仅适合大型医院的检验科和中心实验室，小型医院、社区医院等也可以灵活布局和使用。

　　黄岩谊：快速测序技术近几年发展得很不错，但是对个体而言实际应用还比较有限。测序技术的最大用处并不是在大流行期间进行大量的病原体检测，而是在一个大流行刚开始时，明确这场流行或局部的暴发在时间上与过去、在空间上与其他国家或地区有没有区别。其次，明确这个区别大不大。比如这是一个症状相似的新的病原体导致的疾病，还是同一个病原体的不同突变体导致的疾病。对于这类问题的回答，快速测序技术非常重要，如果没有这种方法且可及性没有得到推广，这类问题的解决就会被大大延迟，人们只能通过经验判断。

　　PCR是“判断题”，基因测序是“问答题”

　　《中国科学报》：基因测序技术和其他检测手段有何不同？

　　白净卫：当前检测技术多样，各有特点。例如抗原检测快速、便捷，居家就能使用，但是病毒载量过低时无法准确检测；PCR是应用最广泛的核酸扩增和检测技术，灵敏度高，但也存在一些问题，比如可能发生交叉污染、核酸外泄等，会导致出现长期的假阳性现象。

　　PCR 和基因测序都属于分子诊断技术，因其优势不同，应用场景也不同。PCR本身靶向的目标少，相当于我们考试做判断题，你用什么样的引物只是去判断这个样本里有没有这一段核酸。关于这段核酸里发生了什么样的突变、包含什么样的信息，是无法获得的。而基因测序相当于“问答题”，甚至是“写作文”，可以提供非常多的基因组信息。

　　如果只是简单判断患者是不是某种猜测的病原体感染，用检测特定靶标的PCR 就可以。目前也有一些产品混合了多个病原体靶点检测，但其数量是有限的。如果需要发现其中的核酸片段或基因组序列，或者在更大的靶标范围内发现样品中靶标存在的情况，基因测序则更适合，它能提供的信息量更大，准确性也更高。因此，实际的需求场景决定了我们采用哪种检测技术。

　　黄岩谊：测序技术可以和其他检测手段形成很好的互补。比如说现在的PCR检测或多联检方法通常都是对比较常见的疾病进行检测，但是无法涵盖所有可能致病的微生物，而测序技术则能弥补这一不足。此外，测序技术更灵敏，它不仅可以覆盖所有的病原微生物，还能获得已有的病原体的突变和耐药等关键信息。

　　除了帮助医学研究人员了解病原体，在临床上，快速测序技术主要帮助不明原因感染引起的急危重症和疑难病患者快速确定病原体，进而找到治疗方案。

　　未来发展关键靠“两招”

　　《中国科学报》：包括基因测序技术在内的基础研究为疾病诊疗提供了哪些帮助？

　　黄岩谊：基础研究实际上从各个方面为感染性疾病，尤其是呼吸道感染性疾病的防控提供了很多支撑，比如认识病原体的致病机理、建立模式生物、确立研究方法，以及从细胞分子层次理解一个感染性病原如何影响人体的生理机能，等等。只有对这些有充分的认识，我们才能研究出有效的应对方式，从根本上解决问题。

　　举个例子，新冠期间正是由于全球科学家的联合攻关，尤其中国科学家的参与，我们才知道了这个病是由什么病原引起的，以及以后会发生什么样的变化，进而研发出新的抗体药物、疫苗、小分子药物和非药物干预手段。这些经验对于其他传染病仍然有用。所以现在我们有更好的高通量病原微生物筛查方法、抗体药物制备方法和疫苗研发方案，这都得益于过去几年基础科学的发现。否则很多时候只能依赖一些比较古老的办法，不是说它没有用，而是无法起到革命性的改变，只能使我们被动地应对现状。

　　《中国科学报》：基因测序技术未来的迭代方向是什么？

　　黄岩谊：未来，发展快速测序方法关键在于两点。第一，成本要越来越便宜，这样人们在选择的时候才不会因为价格因素而把它排除掉。第二，速度要更快，如果能做到像别的检测方法一样几个小时内就出结果，前景必然更加广阔。