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    美國佛羅里達州的Marco島（Marco Island, Florida）是基因組測序者們的圣地，十幾年來，這里每年都會舉行一次基因組測序盛會，全世界的基因組測序儀制造商們都會在會上拿出他們最先進的技術(shù)和產(chǎn)品，其中有很多都是***性的創(chuàng)新技術(shù)。最近最吸引人的就是英國牛津納米孔技術(shù)公司（Oxford Nanopore Technologies）在兩年前發(fā)布的技術(shù)，他們能夠進行實時測序，而且擁有非常長的讀長，這項技術(shù)只需要讓待測DNA分子通過一個納米級的孔道就行了（Science, 4 May 2012, p. 534），在此之前很多人都認為這是不可能完成的任務(wù)。牛津納米孔技術(shù)公司表示他們會盡快推出原型機，讓廣大科研工作者都享受到技術(shù)進步帶來的便利。

    經(jīng)過了兩年多的沉寂，他們最終給出了答卷。雖然該公司并沒有派人參加這次的大會，但是據(jù)一位與該公司有合作的科研人員介紹，他們已經(jīng)用這種新技術(shù)對一種細菌進行了基因組測序，而他本人也使用測序結(jié)果組裝出了細菌的完整基因組序列。并且牛津納米孔技術(shù)公司也在積極兌現(xiàn)承諾，通知科研人員們對他們的新設(shè)備進行測試。不過并不是所有人都認可該公司的這第二步棋，因為他們得到的測序數(shù)據(jù)的質(zhì)量并不高，單單靠這些數(shù)據(jù)是不可能獲得完整基因組序列的。

    與此同時，傳統(tǒng)的測序儀也在飛速地發(fā)展，希望進一步降低測序服務(wù)的成本。比如全世界最大的測序儀制造商Illumina公司就在今年1月登上了頭條，因為他們宣稱將推出一臺新產(chǎn)品，能夠?qū)€人基因組測序的成本降低到1000美元這個具有重要意義的分界線，因為很多人都認為如果個人基因組測序的費用能夠降低到這個水平，將使測序成為一項臨床常規(guī)檢測手段（Science, 17 March 2006, p. 1544）。

    Illumina公司推出的這臺新設(shè)備與其它新一代測序儀（next-gen sequencers）一樣，采用的也都是合成測序策略，即在新DNA鏈合成的時候檢測出被添加上的堿基。這些堿基必須加上化學(xué)標簽（修飾物），以方便辨認。采用這種技術(shù)測得的片段讀長都很短，需要進行后續(xù)拼接。而牛津納米孔技術(shù)公司采用的測序策略則完全不同，他們使用的是實時測序方法，讓一根DNA長鏈穿過納米級別的孔徑來完成測序。當DNA鏈上的堿基通過納米孔時，它們會阻斷納米孔中的離子流，而每一種堿基引起的變化都不相同，因此就可以判斷出堿基的序列。從理論上來說，這種技術(shù)的測序讀長可以達到數(shù)千bp，不會產(chǎn)生延遲，也不需要進行事后的序列拼接。這項技術(shù)提出距今已經(jīng)過去了接近20年，最終于2012年成為了現(xiàn)實。當時牛津納米孔技術(shù)公司提交了一份病毒基因組序列，據(jù)稱就是使用納米孔技術(shù)測得的。

    但為什么后來就沒動靜了呢？

    據(jù)牛津納米孔技術(shù)公司介紹，這兩年來他們一直在尋找一種新型的基質(zhì)膜來為納米孔提供支撐，因為最開始使用的基質(zhì)膜不適宜進行大規(guī)模制造。他們也調(diào)整了產(chǎn)品開發(fā)策略，放棄了最開始計劃的大型測序儀開發(fā)計劃，轉(zhuǎn)而投向開發(fā)小型手持式、一次性測序設(shè)備，因為他們感覺這塊市場需求更大。

    美國馬薩諸塞州博大研究所（Broad Institute in Cambridge, Massachusetts）的David Jaffe在今年也透露一些新進展。他們課題組對大腸桿菌（Escherichia coli）這種常見的細菌和Scardovia wiggsiae（這是一種與牙齒腐爛相關(guān)的細菌）細菌進行了基因組測序，由他們提供DNA樣品，牛津納米孔技術(shù)公司完成了測序工作。這兩種細菌的基因組長度分別為460萬bp和155萬bp。該工作表明牛津納米孔技術(shù)公司的測序技術(shù)已經(jīng)從兩年前的病毒基因組水平提升到了細菌基因組水平。

    但是Jaffe的**也證實牛津納米孔技術(shù)公司還有很長的一段路需要走。該公司提供的數(shù)據(jù)證明納米孔測序技術(shù)的確擁有相當大的讀長優(yōu)勢，幾乎可以對一段DNA樣品進行完整測序，一次最多能夠得到10kb的序列。不過雖然有如此完美的數(shù)據(jù)，但是系統(tǒng)誤差卻讓Jaffe等人無法將這些大片段拼接成完整的基因組序列，而這也是納米孔測序技術(shù)的終極目標。不過Jaffe等人發(fā)現(xiàn)，可以使用這些納米孔測序數(shù)據(jù)對常見的Illumina測序儀獲得的基因組序列進行優(yōu)化。美國馬里蘭州美國**人類基因組研究院（National Human Genome Research Institute in Bethesda, Maryland）的Jeffery Schloss表示，雖然這種技術(shù)還處于初級階段，但是在某些方面已經(jīng)表現(xiàn)出了很強的應(yīng)用優(yōu)勢。不過其他人卻沒有這么樂觀，比如加拿大蒙特利爾麥基爾大學(xué)（McGill University in Montreal, Canada）的基因組學(xué)家Ken Dewar就指出，如果納米孔技術(shù)只能夠?qū)ΜF(xiàn)有技術(shù)起到修補作用，那么開發(fā)一臺手持式的納米孔測序儀有什么意義呢？

    牛津納米孔技術(shù)公司目前正在邀請科研人員們自己來驗證納米孔測序技術(shù)的實力。就在Jaffe透露消息的當天，該公司就向全世界發(fā)出了電子郵件，邀請數(shù)百位申請者來體驗他們的便攜式測序儀MinION，只需要繳納1000美元押金即可。首先這些試用者需要先用牛津納米孔技術(shù)公司提供的DNA樣品進行預(yù)試驗，熟悉儀器操作等流程，然后就可以對任意的DNA進行測序。

    美國加州大學(xué)圣克魯茲分校（University of California, Santa Cruz）的David Deamer是納米孔測序技術(shù)的先驅(qū)，他可早就等不及了，他指出，大家可以有很多樣品拿來試用。我們可要好好地‘虐’一下這臺儀器。比如有人會用來對食品進行快速檢測，看看是否存在有害微生物污染，也有人會想看看MinION能否測出古老的DNA。Deamer還想看看這臺儀器是不是能夠一次讀出16kb的序列。

    就在牛津納米孔技術(shù)公司大肆推介這種低成本的手持式測序儀的同時，Illumina公司也沒有坐以待斃，他們決定反其道而行，推出了一款專門供超大型測序中心使用的最高級的測序儀。就在上個月，Illumina公司推出了價值數(shù)百萬美元的HiSeq X，這臺測序儀在一年的時間內(nèi)能夠測得1800個人的基因組序列，據(jù)該公司介紹，這將使個人基因組測序成本下探到1000美元以下，而且耗費的人工、儀器折舊和試劑成本都將大幅度降低。據(jù)Illumina公司的市場部高級經(jīng)理Joel Fellis介紹：“我們看到大規(guī)模測序的需求在逐年上升。比如英國就計劃到2017年時為全英國10萬人進行個人基因組測序。”

    不過事情可沒有這么簡單。任何有計劃購買HiSeq X的客戶必須一次**10臺以上的設(shè)備，而且必須承諾只能將這些設(shè)備用于個人基因組測序。美國加州大學(xué)圣克魯茲分校的生物工程師Zak Wescoe表示，這已經(jīng)超出了絕大部分科研人員能夠承受的費用。而且這些設(shè)備只有滿負荷運轉(zhuǎn)時才能夠?qū)€人基因組測序的成本壓低到1000美元的水平。美國華盛頓大學(xué)基因組研究院（The Genome Institute at Washington University in St. Louis）的副主席Elaine Mardis也認為，可沒有太多地方每年都能夠提供1.8萬人的個人基因組測序需求，也沒有這么大的數(shù)據(jù)分析能力，所以Mardis這樣評價道：“我不知道有誰會買這些測序儀。”

    Deanna Church是美國加利福尼亞洲門羅公園Personalis公司（Personalis in Menlo Park, California）的基因組學(xué)家，他對技術(shù)進步帶來的成本降低非常歡迎。他說道：“在這塊市場中將出現(xiàn)好幾個競爭者，總有一些技術(shù)會最終勝出。”