深度探究基因检测的奥秘

基因检测是通过分子生物学和分子遗传学的手段,检测出DNA分子结构水平或蛋白表达水平是否异常,分析各种疾病预警基因的情况,从而使人们能及时了解自己患某种疾病风险的概率,及时采取应对手段,达到防患于未然的目的。基因检测能早期评估患病风险,指导个性化用药以及个性化精准医疗方案的制定。


基因检测作为一项革命性的新型医疗技术,得益于人类基因组计划(1990-2003)的成功开展。进入21世纪,随着高通量测序技术和设备的发展,逐渐成熟并产业化,而近年来的进展则尤其引人注目。目前最新型的基因测序设备NovaSeq 6000已经可以实现2天内测完整个人的全部基因信息(30亿碱基单位),而且整体费用在1千美元以内!对比人类基因组计划花费10年多时间并投入30亿美元的事实,堪称指数级的价格下降!


成就令人振奋!按照当前的发展速度,我们将很快实现人人基因组测序,届时每个人都能够获知自己全部的基因秘密,实现主动预防疾病,指导健康生活,人类的健康状况将因此达到历史最高水平,实现百岁以上的平均寿命!

基因检测的发展历程

从1977年第一代DNA测序技术(Sanger法),发展至今三十多年时间,测序技术已取得了相当大的发展,从第一代到第三代,测序读长从长到短,再从短到长。测序技术的每一次变革,都是对基因组研究,疾病医疗研究,药物研发等领域的巨大推动作用。


第一代测序技术,主要基于 Sanger双脱氧终止法的测序原理,结合荧光标记和毛细管阵列电泳技术来实现测序的自动化,基本方法是链终止或降解法,人类基因组计划就是基于一代测序技术。第一代的Sanger测序技术的优点是,测序读长长,能达到800-1K bp,且测序用时短,只需要几十分钟即可完成一次测序,测序准确度高准确性高达99.999%,目前仍是测序的金标准;缺点是通量低、成本高,影响了其真正大规模的应用。因而第一代测序技术并不是最理想的测序方法。经过不断的技术开发和改进,第二代测序技术诞生了。


第二代测序技术的代表是高通量测序技术(NGS),自2005年的第一台基于焦磷酸测序二代测序仪开始,到2017年Illumina推出NovaSeqTM系列,经历了十几年的技术发展过程,也经历了一系列的收购和合并,最终形成三家主要的测序平台,包括:Solexa平台、Ion Torrent平台和Complete Genomics平台。高通量测序技术经历了十几年的飞速发展,人类基因组测序成本已经从人类基因组计划的约30亿美元降到了1000美元左右。目前二代测序设备在通量、准确度上都有了较大的提高,同时测序成本也随之大幅度下降,成为商用测序的主流。


第三代测序技术的代表是Heliscope单分子测序仪、SMRT技术和纳米孔单分子技术,被认为是测序技术在近两年中新的里程碑。与前两代技术相比,他们最大的特点是单分子测序,测序过程无需进行PCR扩增,其中,Heliscope技术和SMRT技术利用荧光信号进行测序,而纳米孔单分子测序技术利用不同碱基产生的电信号进行测序。三代测序设备在DNA 序列片段读长上优于二代设备,但在准确度上较二代设备差,目前尚未完全成熟,市场应用面还不算广,未来随着技术的改善,三代测序设备将更为稳定和成熟。


三代测序和二代测序相比较,第二代测序技术的优点是成本较之一代大大下降,通量大大提升,但缺点是所引入PCR过程会在一定程度上增加测序的错误率,并且具有系统偏向性,同时读长也比较短。第三代测序技术是为了解决第二代所存在的缺点而开发的,它的根本特点是单分子测序,不需要任何PCR的过程,这是为了能有效避免因PCR偏向性而导致的系统错误,三代读长超长,准确低,费用高,但因读长长,利于组装和发现unique reads潜在优势明显,但是劣势也限制了三代测序的商业应用。

盛景基因提醒

❥基因检测技术可以发现基因的缺陷,其价格已经远远不是当初30亿美元的天价,而是降到了2000 美元以内,而且,未来还会继续下降,应用范围也会更加广泛。

❥盛景基因通过基因检测,可以对肿瘤进行超早期筛查,同时检测易感基因及遗传性肿瘤。