【综述】2016年新一代测序技术

　　新一代测序几乎影响了生物学领域的每一个角落，科学家们用这一技术测序基因组、评估遗传学变异、定量基因表达、研究表观遗传学调控和探索微观生命。新一代测序市场如今异常繁荣，但开发者们并没有停下自己的脚步。在最近的基因组生物学技术进展年会（AGBT）上，各大公司纷纷推出了自己的新产品。这些创新旨在推动新一代测序的进一步普及，让样品制备成为日常的流水线工作。

　　Illumina

　　一月中旬，Illumina公司的测序产品线增加了新成员。这是一款简单经济的新测序平台——靶向测序系统MiniSeq。MiniSeq系统基于Illumina现有的测序技术，能开展各种DNA和RNA靶向应用，从单基因测序到通路测序。这款仪器比MiSeq小44%，2x150 bp双端运行能产生7.5 Gb的数据。

靶向测序系统MiniSeq、MiSeq、NextSeq

　　作为Illumina公司新的入门级测序仪，MiniSeq准备在本季度开始发售。该产品的目录价为49,500美元，大约是MiSeq价格的一半。Illumina公司还提供了多种高通量和中通量试剂盒供客户选择。据介绍，MiniSeq将在“低价格、低通量”的领域开辟一个新的市场，特别适合分子病理学家、转化和临床研究人员、以及小型实验室。

　　Illumina公司的CEO Jay Flatley还在AGBT上介绍了一项名为萤火虫的计划，公布了他们正在开发的半导体测序系统。该系统包含两个盒子，一个用于文库制备，一个用于测序。这套系统可以直接放在桌面上，使用iPad作为用户界面。

　　半导体测序系统每次运行可产生1.2 Gb的数据，将是“最完整的测序仪”。这套系统准备在2017年下半年上市，售价将低于30,000美元，每个样品的耗材成本接近100美元。它将是众多市场的理想选择，包括科研、肿瘤学、传染病、遗传病和生殖保健。（参考：Illumina宣布推出迷你测序仪和半导体测序计划）

　　Pacific Biosciences

　　Pacific Biosciences公司在去年九月份发布了自己的新测序仪，Sequel系统。Sequel仍然采用PacBio经典的长读取技术，但体积和重量仅为PacBio RS II系统的1/3左右，价格也降低了一半（目录价$350,000）。由于ZMWs数量从15万提升至100万，Sequel产出的数据通量提升到了RS II的七倍左右，Pacific Biosciences公司的Jonas Korlach介绍道。

Sequel系统

　　能用RS II的实验同样也能在Sequel系统上运行，只不过速度更快价格更便宜，Korlach指出。Sequel系统还能搞定那些用RS II显得有点慢或者有点贵的研究，比如从头装配植物和动物的参考基因组，以及群体遗传学研究。

　　从一月份发布的数据来看，Pacific Biosciences公司在2015年年底已经接到了49台Sequel系统的订单，其中40%来自新客户。据介绍，该公司在2016和2017年会进一步增加读长和改进上样系统，预计使全基因组测序成本降低至9,000美元。公司计划在两年内将芯片密度从目前的100万个提高至400-800万个ZWM，这将进一步降低测序成本。（参考：PacBio已售出49台Sequel测序仪）

Thermo Fisher Scientific

　　去年九月，赛默飞世尔公司新推出了Ion S5和Ion S5 XL系统。这也是该公司收购Life Technologies以来首次扩展测序产品线。这两个测序产品组成了Ion Torrent的中端产品线，其价格和通量介于Ion PGM和Ion Proton之间。

Ion S5系统

　　据介绍，Ion S5和Ion S5 XL的主要差异在于数据分析速度。Ion S5系统适合对周转时间没有要求的基础或转化研究，而Ion S5 XL适合那些需要更快周转或更高通量的临床研究。赛默飞世尔公司为这两个测序系统提供了三款Ion芯片（Ion 520、530和540芯片），能够在2.5小时内产生5M至80M测序读取。Ion S5和Ion S5 XL在数据产出方面高于Ion PGM，与Ion Proton相当。

　　Ion S5和Ion S5 XL采用即插即用的试剂，简化了测序仪的设置和相关操作。系统每次运行的手动设置时间只需15分钟，赛默飞世尔公司的Andrew Felton指出，不过用户通常在五分钟内就能搞定。配合Ion Chef文库制备和克隆扩增系统，整个测序流程的手动时间不到45分钟，只有两个移液步骤。“我们相信，就手动操作步骤和时间而言这是行业里最佳的工作流程，”他说。（S5售价为$65,000，搭配Ion Chef总价为$120,000。）

　　Thermo的S5 and S5 XL主要针对临床和转化医学市场（特别是肿瘤学），也适合法医鉴定、宏基因组学和食品检测等应用。（参考：赛默飞重磅推出Ion S5 和 Ion S5 XL两款NGS系统）

辅助产品

　　Advanced Analytical Technologies公司（AATI）一月份发布了一款新的DNA片段分析仪（Fragment Analyzer），INFINITY。AATI的片段分析仪以毛细管电泳为基础，利用荧光染料评估样品中的核酸。该产品既能对NGS文库进行定性和定量评估，也能分析基因组DNA、大片段DNA、小RNA和microRNA。INFINITY系统整合了负责进样的机械臂，实现了整个流程的进一步自动化。

INFINITY DNA片段分析仪

　　BioChain公司在2015年年底推出了测序对照产品CancerSeq。这是一套来自临床的FFPE（福尔马林固定石蜡包埋）肿瘤样本，该公司的Bingfang Huan介绍到。经过了NGS鉴定，这套样本含有67个癌症相关基因的突变。从事临床研究的用户可以将其作为阳性对照，验证自己的提取和测序程序。

　　这一产品是BioChain公司测序了五百多个FFPE样本的结果，因为FFPE样本的DNA质量参差不齐，很多样本的测序结果并不理想。现在该公司正在扩大自己的产品线，希望覆盖罕见基因融合和易位。这样的样本特别难找，“一般用户不可能开发到这样的内参，” Huan说。

　　罗氏NimbleGen也用新产品拓展了自己的SeqCap靶向测序产品线。SeqCap EZ MedExome捕获试剂盒基于最新的人类参考基因组（hg38），能捕获大约38 Mb的片段，包括完整的外显子组。该产品经过特殊设计以确保捕获那些医学相关的区域，罗氏的Mike Leous指出。

　　罗氏NimbleGen还提供有针对DNA甲基化的表观遗传学SeqCap试剂盒，以及靶向捕获特定RNA的SeqCap试剂盒。靶向捕获RNA可以帮助研究者们研究那些丰度较低的转录本。“传统RNA-seq的大多数读取消耗在与研究无关的高表达转录本上，”Leous解释道。

　　前不久，10X Genomics公司发布了GemCode™的升级版，Chromium™系统。GemCode是一套分子条形码和分析系统，由仪器、试剂盒和信息学软件组成。该系统将大片段DNA（平均 100kb）分配到凝胶珠里，然后用特殊oligo标记这些片段。对这些oligo和DNA进行测序，就可以用分析软件重建出准确的长距离基因组信息。GemCode可以和Illumina测序仪搭配使用，帮助人们获得长达10 kb的片段信息。（参考：The Scientist：2015年度十大创新产品）

　　Chromium™系统是GemCode的升级版，主要是在GemCode的基础上整合了单细胞测序。该系统支持单细胞测序、全基因组从头装配、靶向测序和变异检测，可进行包括RNA-seq在内的多种应用。每次实验可分析1000至10000个细胞，增加了检测稀有细胞的灵敏度和准确度。

　　2016年相信我们会迎来NGS领域的更多惊喜。新仪器、新试剂和新软件的不断涌现，将使基因组分析向全世界的所有研究者敞开大门。