基因檢測，一臺測序儀并不夠

　　如今，基因組測序的新聞已變得司空見慣，不像幾年前，基因組草圖甚至能登上雜志的封面。隨著測序儀的價格不斷下探，你也考慮購入一臺。挑來選去，不知哪一臺更好。在這一期的《BioTechniques》上，Jeffrey Perkel告訴你，一臺也許并不夠。

　　新一代測序儀在上市之初，價格高昂，僅限“土豪”實驗室購買。如今，選擇多了，價格也便宜了。比如Illumina新近推出的MiniSeq測序儀，售價僅為49,500美元（美國售價），每次運行有望產生7.5 Gb，足以應對靶向測序的應用。在愛丁堡大學，本科生甚至可以選修一門課程，用Illumina的NGS技術來破譯細菌基因組。

　　然而，在第一臺NGS儀器上市十年后，序列組裝仍然是個挑戰。即使是5.2 Mb的脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）基因組，也給愛丁堡大學的本科生帶來不少麻煩，這歸因于重復和移動的調控元件。不過，研究人員正在學習通過不同的測序技術，來理清這些區域。

　　Evan Eichler是華盛頓大學醫學院的一名教授，他研究的是傳統基因組測序項目往往忽視的基因組區域，比如不穩定的區域。這些區域的兩端伴隨著長片段重復，在減數分裂的過程中可能沒對準，導致插入/缺失，或重復。Eichler表示，目前有證據表明這些區域是基因進化的搖籃，它們甚至在某種程度上解釋了人何以為人。同時，這些復雜的區域也與疾病相關。

　　當今，研究人員在測序人類基因組時，大多采用短讀長的Illumina測序技術。這種策略將基因組剪切成數百萬個小片段，平行讀取，然后在數據分析環節將每個片段與基因組的獨特序列比對，并鑒定出相對于人類參考基因組的變化。這些算法目前還不能實現基因組的從頭（de novo）組裝，因此，無法捕獲大規模的結構變異。

　　不過，其他方法可以做到。Pacific Biosciences和Oxford Nanopore的儀器在原理、速度和價格上有所不同，但它們都帶來了比Illumina、Ion Torrent長得多的讀取片段。PacBio的平均讀長達10 kb，有些甚至超過60 kb；Oxford Nanopore的MinION讀長要短一些，但也在kb級別。

　　就每個堿基而言，這些技術比Illumina要貴，“原始”錯誤率更高，并產生了更少的序列。因此，使用這些技術的研究人員需要開展更多的測序運行。不過，如果他們將長讀取和短讀取技術相結合，就能解決那些之前無法搞定的區域。

　　再回到Eichler研究的第17號染色體。17q21.31含有一段900 kb的倒位和許多重復基因，它們往往會在測序過程中丟失或錯誤組裝。不過，Eichler的團隊如今結合使用Illumina和PacBio的技術，不僅大大提高了測序質量，也明顯降低了測序成本。Eichler認為，這種策略有助于增加我們對人類遺傳變異的認識。

　　最近幾個月，PacBio和Illumina都推出了新的測序儀。PacBio的Sequel在去年9月推出，比RS II更小巧、更便宜，但通量大大提高。Illumina的MiniSeq也在1月份上市，有望真正降低新一代測序的門檻。如今的你們，有了更多的選擇。