第二代基因測序產品研發主要面臨哪些問題？

01-15

在寫有關的論文，想了解一下

有多少人是在做「研發」？

紫鑫科技是山寨已經死掉的羅氏454測序儀。貝瑞和康和illumina「合作」，其實也只是把人家的測序儀換了個殼。華大還算靠譜，把人家小公司收購了，這個我承認確實變成華大自己的東西了，但人家那小公司以前也是處在破產邊緣的。

其實目前整個測序界都是illumina一家獨大。454、solid、helicos都被逼死了，ion torrent的份額也不大，就是pacbio也一度股價從15跌到1。中國的測序儀如果沒有國家扶持，分分鐘被illumina捏死。人家一年研發經費3億刀，差不多跟中國一流高校全校一年的經費相當。你起步晚，投入小，怎麼比得過別人？

第一篇：

二代測序產品研發限制之——不可取代的測序儀

首先，讓我們設想一段與小度機器人的對話：

女：小度，我渴了，想喝礦泉水

小度機器人：要農夫山泉、娃哈哈、冰露、怡寶還是屈臣氏？

女：我想換個手機

小度機器人：要三星、小米、華為、Vivo，還是iPhone?

女：我想做個全基因組測序

小度機器人：要Illumina？還是Illumina？還是Illumina？

女：這個就沒有別的選擇嗎？

小度機器人：就看以後誰做得過Illumina啦

Illumina在基因測序領域是當之無愧的老大，其測序儀與測序試劑為行業帶來顛覆性改變的同時也成為二代測序產品研發的限制因素。

以Illumina的HiSeq X這一將人類基因組測序推進到1000美元時代的知名儀器為例，限制因素有兩點：

一、昂貴的成本

Hiseq X測序儀售價：1000萬美元；

Hiseq X測序試劑售價：797美元/基因組（消耗品，含邊合成邊測序試劑、簇生成試劑、流動槽，用一次少一次，需定時補充）；

cBot自動化簇生成系統：40.84萬美元；

這昂貴的成本限制了儀器的普遍性，即便退一步來說，選擇較低成本的其它測序儀，成本仍是較大的限制因素。

二、有限範圍內的產品優化

有了測序儀，還要會駕馭。

二代測序產品研發要想盡各種辦法讓Illumina測序儀更好的發揮功能。

比如文庫構建要遵循其常規流程進行片段化、末端修復、末端加A、連接接頭、文庫預擴增等繁雜的步驟；

比如將文庫片段限制在Illumina測序儀可充分讀取的大小之內；

又比如產品優化時還要想盡辦法讓Illumina儀器可以識別的文庫；

可以這麼說，Illumina是二代測序產品的伯樂，也是二代測序的技術天花板。

但是，有限制的地方必有突破，限制因素也許就是下一個變革的入口，Who knows!

第二篇：

二代測序產品研發限制因素之——核酸質檢儀

已經是晚上七點多，檢驗員秦路還沒有吃飯。今天剛剛收到一位腫瘤病人的血液，要做基因檢測以指導其後期用藥，秦路整個下午都在實驗室進行檢測前準備，現在只剩下最後一步：對樣本進行質量檢測以確定樣本是否可用於明天的測試。

然而，秦路發現，用於質量檢測的安捷倫2200預製膠條已經用完。

缺貨——是二代測序基因檢測中的一個糟糕場景。

二代測序基因檢測，在諸多階段受制於進口儀器與試劑。

受制因素之一為：核酸質檢所用的電泳儀與配套試劑。

核酸是決定你的生命註定與你的父母有相似之處的一個東西；

也是決定你的生命註定與其他人不同的一個東西。

核酸可以來自血液、唾液、尿液，也可以來自發囊、皮屑、腫瘤。

從人類血液等樣本中分離出來的核酸可以用於基因檢測。基因檢測的每一步，從分離完的核酸到二代測序文庫構建，都需要對質量進行嚴格控制，此時高靈敏度的凝膠電泳系統幫了大忙，它幫我們看見核酸的大小，協助我們判斷後續操作怎樣會更加合理。

高靈敏度的凝膠電泳系統常見的有兩家：

一家是珀金-埃爾默；一家是安捷倫。

珀金-埃爾默的LabChip GX Touch微流控毛細管電泳系統與安捷倫的2100生物晶元分析儀均採用微流控晶元技術，需要自己製備凝膠，流程略複雜；

而安捷倫2200台式電泳儀：

1）有配套預製膠條，可直接使用，無需配製凝膠；

2）僅需要2微升樣品便可進行高靈敏度分析；

3）操作人只需簡單地將樣品和ScreenTape消耗品載入一體式2200 TapeStation儀器中；

4）每個樣品僅需約1分鐘即可輕鬆獲得蛋白質、RNA和DNA樣品的完整分析結果。

以上四點並非安利，而是優秀的產品自帶營銷功能，體驗到該產品優勢的人都會愛上這款產品，也會對安捷倫心生抱怨；

愛，是因為產品優秀；

怨，是因為產品受制於人，獲取不夠便利，比如，文章開頭的故事裡，檢驗員秦路只能等著安捷倫三個月的貨期宣判期。

真心希望國內也可以做出這種產品。

第三篇：

二代測序產品研發限制因素之——基因捕獲探針

如果你需要的是大海里的魚，你會選擇傾倒海里的水，以找到魚。還是選擇投放大量魚鉺，吸引海里的魚上鉤呢？

相信你會選擇後者。

在基因測序行業，大部分基因測序產品都需要用魚鉺鉤到感興趣的基因區域。人類的基因組十分龐大，其最小組成單元——鹼基，遠遠超過了中國人口的數目——13億。而癌症病人的基因改變僅僅發生在一些特定的基因上面，這些基因從幾十到幾百個不等，因此需要選擇性地找到這些基因，進行分析。這就需要特定的魚鉺鉤到需要的魚，將其抓出，歸你所有。

這些魚鉺，就是基因捕獲探針。

二代測序產品研發限制因素之中有一重要因素為基因捕獲探針。

基因捕獲探針，是一段帶有檢測標記，且順序已知的，與目的基因互補的核酸序列。基因探針通過分子雜交與目的基因結合，產生雜交信號，能從浩翰的基因組中把目的基因顯示出來（度娘如是說）。

你也許會覺得這不是人話，那麼換種方式來說。

相信不少人在商場里玩過抓娃娃機，看著櫥窗里萌萌的小兔、小熊、小豬、小貓，總忍不住想抓一個上來，但當你真的投幣嘗試時，那種眼看就要成功卻掉下去的感覺實在咬牙切齒。

假定抓娃娃機的老闆的目的不是多賺錢，而是讓顧客多多抓到娃娃，他們完全可以把抓手設定成小兔或小豬的形狀，同時在抓到後就抓牢不再鬆開。

基因捕獲探針的特性便是如此，從結構上與目的基因即娃娃完全契合，從抓牢程度上來講，抓住後就不再放開。

這麼說，基因捕獲探針真的是個好東西。

可惜，好東西，歪國人造。

目前基因捕獲探針大家較為認可的有三家：

第一家是美國的安捷倫捕獲探針；

第二家是瑞士羅氏旗下的NimbleGen捕獲探針

第三家是美國的IDT捕獲探針；

下面就分別來說一說：

1）安捷倫捕獲探針

安捷倫SureSelect技術分為固相捕獲和靶向序列液相捕獲，其中AgilentSureSelect 靶向序列捕獲技術是一種溶液型雜交捕獲技術，該技術由Agilent公司與麻省理工學院-哈佛大學博德研究所共同開發，研究成果隨後刊登在《自然生物技術》上。該技術使研究人員能夠通過安捷倫網站在線設計RNA探針，將測序範圍縮小到感興趣的基因組區域。

2）Niblegen捕獲探針

羅氏Niblegen捕獲探針為固相捕獲，其產品載體是結合了多個捕獲探針的晶元；根據文獻報導，其捕獲能力與安捷倫固相捕獲相當。

3）IDT捕獲探針

IDT作為合成生物學的一流供應商，在捕獲探針上緊跟時代步伐，推出xGen? Lockdown?探針。據悉，該探針在降低成本的基礎上測序質量還能高過固相捕獲。

聽起來這三家都很牛，可惜這三家都是歪國人的公司，貨期非常長，成為二代測序產品研發的瓶頸。

但本作者同時也很驚喜地看到，國內也有公司以專業之精神致力於捕獲探針優化，願他們突破技術門檻，給國人帶來喜訊。

參考資料：https://www.plob.org/article/1610.html

歡迎補充。

我就是做測序儀器研發的，非生物專業視角回答幾點。

測序儀不是獨立的，它是一條生產線的一員。從樣本收集到出分析報告，測序儀只是測序了。
二代測序理論已經很成熟，屬於模擬信號轉數字信號，難點在於準確性。如果你看過說明書，你就知道準確性問題。
那麼所有的問題就集中在2上。比如模擬信號的準確性，轉數字信號的準確性。轉換的效率。
成本問題。包括試劑，設備，時間。
細化點就是如何DNA吸附，發光。即晶元開發，試劑開發。
測序儀不是孤立的，他是生態系統的一員。

文庫製備，DNA吸附，熒光劑等等都是需要考慮的。