發(fā)布日期：2019-06-25
自人類(lèi)誕生以來(lái)，對(duì)“我是誰(shuí)”的探索就從未停止。而隨著基因測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步，全基因組測(cè)序成本從300萬(wàn)美元降至500美元，在有生之年，我們或許可以一窺自己生命最本質(zhì)的秘密。
6月21日，在“2019測(cè)序技術(shù)和應(yīng)用高峰論壇”上，華大智造首席運(yùn)營(yíng)官、華大生命科學(xué)研究院副院長(zhǎng)蔣慧發(fā)布了《華大智造2019測(cè)序技術(shù)白皮書(shū)》，著重介紹了在基因測(cè)序領(lǐng)域更高通量、更低成本、更快速度、更高準(zhǔn)確性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑，描繪出邁向“人人基因組”的生命數(shù)字化藍(lán)圖。
從300萬(wàn)美元到500美元
目前，市面上的大多數(shù)基因檢測(cè)產(chǎn)品覆蓋的基因位點(diǎn)非常少，根據(jù)項(xiàng)目不同，所檢測(cè)的基因位點(diǎn)也有差異，大概只占人類(lèi)全部基因的0.1%以下，難以完整揭示個(gè)體完整的基因組信息。
全基因組測(cè)序則不同，可以獲取個(gè)體的全部基因序列差異和結(jié)構(gòu)變異信息，與此相對(duì)應(yīng)的是，價(jià)格大多也十分高昂，多用于科研院所進(jìn)行相關(guān)研究，個(gè)人很少會(huì)選擇。
但是，隨著測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展，全基因組測(cè)序的成本在十年內(nèi)一降再降，今年年內(nèi)將低至500美元。未來(lái)，選擇做一次全基因組測(cè)序或許像買(mǎi)一件衣服一樣自然，每個(gè)人都能負(fù)擔(dān)得起。
二十年前，人類(lèi)的全基因組測(cè)序困難重重。2001年首個(gè)人類(lèi)基因組草圖繪制完成，由美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和中國(guó)6個(gè)國(guó)家超過(guò)3000名科學(xué)家共同參與，耗時(shí)13年，耗費(fèi)資金超過(guò)30億美元。
2007年，第一個(gè)中國(guó)人的基因組繪制完成，耗時(shí)數(shù)月、耗費(fèi)300萬(wàn)美元。
而2001-2015年期間，測(cè)序成本急速下滑，整個(gè)領(lǐng)域就像迎來(lái)了一場(chǎng)瘋狂的競(jìng)賽。到2008年，全基因組測(cè)序成本降至20萬(wàn)美元。到2010年，該費(fèi)用已經(jīng)可以控制在10000美元之內(nèi)。2013年，Illumina推出的HiSeqX 10測(cè)序儀，將全基因組測(cè)序成本再次降到1000美元以下。
如今，國(guó)產(chǎn)測(cè)序技術(shù)則有望將全基因組測(cè)序成本再次“腰斬”至500美元。2018年年底，華大智造發(fā)布了自主研發(fā)的最新超高通量基因測(cè)序儀MGISEQ-T7，其單日數(shù)據(jù)量可達(dá)6Tb，每Gb測(cè)序費(fèi)用僅為5美金，是目前全球日生產(chǎn)能力最強(qiáng)的基因測(cè)序儀。據(jù)了解，MGISEQ-T7于今年第三季將完成批量交付。
蔣慧稱(chēng)，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，做一個(gè)人的全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)量大概是100Gb，所以成本就是500美元，我們年底就可以實(shí)現(xiàn)。
全基因組測(cè)序成本的下降，將給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)巨大改變。成本的下降意味著市場(chǎng)的增加，突破性的研究成果將不斷涌現(xiàn)，目前主要用于腫瘤、無(wú)創(chuàng)產(chǎn)篩領(lǐng)域的基因檢測(cè)，未來(lái)有可能延伸到感染、慢性病和正常人的健康管理方面，進(jìn)一步助力精準(zhǔn)醫(yī)療和新藥研發(fā)。
更重要的是，這或許意味著人人都能擁有自己的基因組，生命的數(shù)字化時(shí)代即將到來(lái)。
中國(guó)科學(xué)院院士楊煥明說(shuō)，生命的本質(zhì)是數(shù)據(jù)。DNA就是編譯的原理和運(yùn)行的原理，通過(guò)基因測(cè)序，可以把一個(gè)人的數(shù)據(jù)本質(zhì)還原出來(lái)，并用計(jì)算機(jī)的方式加以計(jì)算。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生命的價(jià)值的理解和管理。
目前，基因可以回答個(gè)體的飲酒能力怎么樣、耐力比較好還是爆發(fā)性比較好，應(yīng)該選擇什么樣的運(yùn)動(dòng)，或者有沒(méi)有遺傳性疾病風(fēng)險(xiǎn)。隨著研究的不斷深入，其他答案也會(huì)越來(lái)越多地顯現(xiàn)出來(lái)，促使每個(gè)人做出有利自身健康的精準(zhǔn)決策。
蔣慧表示，中國(guó)的測(cè)序技術(shù)在臨床運(yùn)用方面走在世界前列。2007年，全國(guó)也就幾家做高通量測(cè)序研究或者服務(wù)的企業(yè)，現(xiàn)在已經(jīng)有超過(guò)1000家企業(yè)在做這方面的工作。行業(yè)起來(lái)之后，更多的人去關(guān)注或者探索不同方面的應(yīng)用，使得這個(gè)行業(yè)發(fā)展如此之快。
“676”標(biāo)準(zhǔn)助力生命數(shù)字化
如果說(shuō)更低成本的測(cè)序技術(shù)為“人人基因組”的生命數(shù)字化提供了可能，那高清基因組“676”標(biāo)準(zhǔn)的提出就是為其勾勒了一條可行的路徑。
目前，關(guān)于人類(lèi)全基因組測(cè)序，國(guó)際通行的標(biāo)準(zhǔn)為對(duì)照參考基因組進(jìn)行“重測(cè)序”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是每個(gè)人測(cè)基因組時(shí)，并不是把個(gè)體的基因組組裝出來(lái)，而是把個(gè)體的基因組測(cè)序后和人類(lèi)基因組計(jì)劃構(gòu)建的參考基因組做比較。
而實(shí)際上，每個(gè)人的基因組其實(shí)是有差異的，一個(gè)人會(huì)有自己獨(dú)特的序列，重測(cè)序得出來(lái)的結(jié)果并不能真正反映個(gè)體信息。
所以，華大集團(tuán)在6月15日的歐洲人類(lèi)遺傳學(xué)大會(huì)(ESHG 2019)上，提出了名為“676”的高清組裝基因組解決方案及標(biāo)準(zhǔn)。顛覆了重測(cè)序的概念，呼吁每個(gè)人應(yīng)該去做從頭組裝的測(cè)序，這樣會(huì)提供更加全面、準(zhǔn)確的遺傳信息。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，全基因組測(cè)序就像一張照片，以前可能模糊不清、像素很低，但是高清基因組“676”標(biāo)準(zhǔn)可以讓拍出的照片變得更清楚，看到每一個(gè)細(xì)節(jié)，從而幫助人類(lèi)更了解自己。
蔣慧表示，建立標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)“生命數(shù)字化”非常關(guān)鍵性的一步。“676”標(biāo)準(zhǔn)將引領(lǐng)今后在生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)θ祟?lèi)基因組的研究，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)人人基因組一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)。
但是，標(biāo)準(zhǔn)推廣落地之路依然漫長(zhǎng)。任何技術(shù)從提出，到科學(xué)驗(yàn)證上能夠被充分認(rèn)可，到最后可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化，都要經(jīng)歷一個(gè)很長(zhǎng)的周期。
“要實(shí)現(xiàn)高清基因組“676”標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用，我們還有很多工作要做。比如推動(dòng)公共數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，推動(dòng)一些應(yīng)用示范的完成，也要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化”，蔣慧稱(chēng)。
需要注意的是，測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步雖可以讓更多的企業(yè)、科研院所掌握大量的基因數(shù)據(jù)，但是，怎么用好這些數(shù)據(jù)仍舊存在短板。
中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、博士生導(dǎo)師葛頌指出，對(duì)基因檢測(cè)行業(yè)中下游而言，拿到數(shù)據(jù)之后怎么辦是關(guān)鍵，希望大家能夠各走各的路、專(zhuān)業(yè)的人來(lái)做專(zhuān)業(yè)的事情，高水平的科學(xué)家、生信專(zhuān)家與企業(yè)充分溝通合作，一起產(chǎn)出更多的研究成果。
來(lái)源：華夏時(shí)報(bào)
