近日，華大智造美洲營(yíng)銷中心總監(jiān)譚宏?yáng)|博士就測(cè)序技術(shù)發(fā)展、大人群測(cè)序等問題接受采訪。譚宏?yáng)|博士深耕測(cè)序領(lǐng)域多年，對(duì)測(cè)序技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用有著豐富經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于測(cè)序領(lǐng)域，他有很多的觀點(diǎn)和心得。

前瞻觀點(diǎn)

1、測(cè)序應(yīng)用的發(fā)展一定程度上依賴于芯片技術(shù)的發(fā)展。

2、展望未來，光學(xué)和化學(xué)兩個(gè)方向?qū)⑹菧y(cè)序技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

3、解讀人類基因，探索復(fù)雜疾病，需要對(duì)大人群進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序，而最大的人群，就是全人類。

Q: 測(cè)序技術(shù)發(fā)展日新月異，能否介紹一下近年來我們?nèi)〉昧四男┓矫娴倪M(jìn)展？

A: 在過去幾年中，高通量大規(guī)模平行測(cè)序的技術(shù)發(fā)展迅猛，以華大智造為代表的DNBSEQ測(cè)序技術(shù)尤其突出?；仡欉@幾年，我們的技術(shù)進(jìn)展主要體現(xiàn)在檢測(cè)方法學(xué)、文庫(kù)制備方法學(xué)、大規(guī)模平行芯片的制作技術(shù)，以及對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的認(rèn)識(shí)等方面。

Q: 高質(zhì)量的文庫(kù)制備是精準(zhǔn)測(cè)序的前提，如何才能獲得更高質(zhì)量的測(cè)序文庫(kù)呢？

A: 測(cè)序文庫(kù)或者是DNA文庫(kù)的制備方法有兩個(gè)比較新的發(fā)展。

一個(gè)是我們希望整個(gè)測(cè)試過程中盡量保持原來DNA樣本的狀態(tài)，即通過高保真的、沒有復(fù)制錯(cuò)誤的流程來制備文庫(kù)，真實(shí)的基因組信息才能夠被保留下來。

另一個(gè)是我們的測(cè)序技術(shù)使用線性擴(kuò)增，是極少有擴(kuò)增錯(cuò)誤的，加上沒有PCR的文庫(kù)制備方法，這樣檢測(cè)出來的基因組，我們就可以稱之為真實(shí)的基因組。

無PCR的文庫(kù)制備方法加上無PCR的檢測(cè)方法，是我們新的技術(shù)進(jìn)步。我們開發(fā)的無PCR的文庫(kù)產(chǎn)品有諸多優(yōu)勢(shì)，包括低起始量、長(zhǎng)讀長(zhǎng)、支持多種樣本等，其中一個(gè)突出的特點(diǎn)是，相比PCR文庫(kù)，用PCR Free文庫(kù)對(duì)于檢測(cè)高GC區(qū)域有更好的準(zhǔn)確性，可以形成非常長(zhǎng)的重疊群，不再依賴測(cè)序樣本中的GC含量。

另一項(xiàng)快速發(fā)展的技術(shù)是我們新開發(fā)的stLFR單管長(zhǎng)片段讀取技術(shù)。stLFR的主要原理是一個(gè)雙barcode、雙標(biāo)識(shí)的標(biāo)記過程。我們知道人體有兩個(gè)基因組，一個(gè)是從母親來的，一個(gè)是從父親來的。我們希望把這兩個(gè)基因組都進(jìn)行標(biāo)識(shí)，最好在同一個(gè)管中進(jìn)行測(cè)序，這樣我們才能夠讀到比較長(zhǎng)的片段。

每個(gè)長(zhǎng)片段在每個(gè)beads上都會(huì)有共同的barcode，我們只要識(shí)別這個(gè)barcode就能識(shí)別出這些短片段是否同屬于一個(gè)長(zhǎng)片段。通過短片段測(cè)序、組裝和兩個(gè)barcode識(shí)別的方法，就能獲得長(zhǎng)片段。

這些片段最長(zhǎng)可以檢測(cè)到約300K，大部分片段是在60K左右。這項(xiàng)技術(shù)一個(gè)很好的應(yīng)用就是我們可以檢測(cè)到大的、長(zhǎng)的缺失。我們可以通過單管長(zhǎng)片段的形式，檢測(cè)我們體內(nèi)DNA的單倍體的 “相”（Phasing）的情況，即這個(gè)片段是來自于母親還是來自于父親。

我們分別將PCR-free和stLFR做出來的基因組叫做真實(shí)基因組和完美基因組，這些技術(shù)使我們的測(cè)序儀不僅可以檢測(cè)長(zhǎng)片段，而且可以保證測(cè)序的基因組非常準(zhǔn)確。我們現(xiàn)在將這些技術(shù)集成在一同個(gè)測(cè)序儀、同一個(gè)測(cè)序反應(yīng)里面，從而在一體機(jī)器上實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。

Q: 隨著各種測(cè)序應(yīng)用的普及，提升測(cè)序通量的需求也越來越緊迫，您覺得當(dāng)面我們?nèi)〉昧四男┩黄疲磥頊y(cè)序技術(shù)又會(huì)朝什么方向發(fā)展？

A: 各種測(cè)序應(yīng)用的發(fā)展都有賴于芯片技術(shù)的發(fā)展，要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的測(cè)序，我們一定要有比較大的芯片，目前我們最有代表性的就是DNBSEQ-T7測(cè)序儀使用的芯片，每張芯片可以實(shí)現(xiàn)5個(gè)G的reads，每張芯片上有50億個(gè)位點(diǎn)可讀出的位點(diǎn)。

展望未來，測(cè)序技術(shù)會(huì)沿著兩個(gè)方向發(fā)展:

一是光學(xué)方法，通過提高光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的性能，光學(xué)系統(tǒng)能檢測(cè)的載片pitch（即修飾位點(diǎn)之間的間距）越來越小。如果將目前載片上700納米的pitch，縮小到500納米，那么5Gb的reads就會(huì)變成8Gb。

二是化學(xué)方法，目前我們能做到一臺(tái)機(jī)器通量在6T左右，將來如果可以做到PE300、PE600，就可能實(shí)現(xiàn)20T、40T的通量。

Q: 您前面提到了我們對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量有了新的認(rèn)識(shí)，能否談一談華大智造新發(fā)布的“676”標(biāo)準(zhǔn)？

A: “676”標(biāo)準(zhǔn)，是我們?cè)谛碌募夹g(shù)條件下提出的，定義高精度基因組的新標(biāo)準(zhǔn)。即從頭組裝產(chǎn)生一個(gè)基因組的質(zhì)量，應(yīng)該滿足下面這些條件：

在測(cè)序深度為50X左右，且沒有dup或者很少重復(fù)序列的情況下，Contig（重疊群）N50長(zhǎng)度大于100萬（106），scaffold（重疊群形成的支架）N50 長(zhǎng)度大于1000萬（107），每次組裝的單倍體需要達(dá)到6個(gè)G，測(cè)序質(zhì)量達(dá)到Q50。這就是我們的高精度的基因組的標(biāo)準(zhǔn)。

這里需要區(qū)分一下重測(cè)序和從頭組裝測(cè)序。重測(cè)序是指，我們測(cè)序獲得了大量短片段之后，我們拿這些短片段和一個(gè)已知的基因組進(jìn)行比較，就是屬于重測(cè)序。而從頭組裝測(cè)序（denovo組裝）是指我們并不與某個(gè)已知的基因組進(jìn)行對(duì)照，而是直接將拿到手的數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝，這個(gè)就叫做從頭組裝。從頭組裝的測(cè)序可以告訴我們每一個(gè)基因真實(shí)的情況。

我們用這項(xiàng)技術(shù)從頭組裝測(cè)序了六種植物和兩種動(dòng)物的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)表明， 從頭組裝與常用的組裝產(chǎn)出的數(shù)據(jù)非常相似，并且表現(xiàn)更好一些。此外我們還從頭組裝了二十多種海洋魚類的基因組，證明該技術(shù)的表現(xiàn)非常令人滿意。

在華大智造，我們一直有一個(gè)信念，人重測(cè)序不是我們的目標(biāo)，從頭組裝的完美基因組測(cè)序才是我們追求的目標(biāo)，現(xiàn)在，DNBSEQ-T7測(cè)序儀能夠用1000美元實(shí)現(xiàn)一個(gè)符合“676”標(biāo)準(zhǔn)的基因組測(cè)序，未來，每一個(gè)人都有擁有獨(dú)特的，從頭組裝的完美基因組。

Q: 近年來英國(guó)、中國(guó)、美國(guó)等國(guó)都發(fā)起了大人群測(cè)序計(jì)劃，大人群測(cè)序是否已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)？未來又要朝著怎樣的方向發(fā)展？

A: 解讀人類基因，探索復(fù)雜疾病，需要對(duì)大人群進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序，而最大的人群，就是全人類。

全人類大約80億人，按照“676”高精度基因組的標(biāo)準(zhǔn)，如果我們想要在50年內(nèi)對(duì)全人類進(jìn)行測(cè)序，需要的測(cè)序通量要達(dá)到每年測(cè)序2.4億人。實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)也不是不可能，如果地球上有1000個(gè)測(cè)序?qū)嶒?yàn)室，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室每天測(cè)序1000個(gè)人，就可以實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)。

人類為了交通，建造了公路鐵路和橋梁和機(jī)場(chǎng)，讓我們暢行無阻；我們?yōu)榱顺缘煤?，建造了?shù)不勝數(shù)的農(nóng)場(chǎng)、養(yǎng)殖場(chǎng)和餐館；我們?yōu)榱爽F(xiàn)代化的生活和工作，建造了大型商場(chǎng)、建造了摩天大樓，能容納幾萬人在里面。

那么，我為什么不建造更多的實(shí)驗(yàn)室來檢測(cè)我們每個(gè)人的基因，使得我們每個(gè)人從出生起就能夠擁有從頭組裝的個(gè)人基因組數(shù)據(jù)，從而識(shí)別和預(yù)防可能產(chǎn)生的疾病呢？這對(duì)每個(gè)人的健康意義重大，我們需要盡快建立這樣的體系。

健康是每個(gè)人的根本訴求。健康來源于兩個(gè)方面，一方面是環(huán)境，是我們所生存的過程；另一方面就是遺傳，就是基因，是與生俱來的從我們父母那邊繼承來的信息。

環(huán)境和基因是人類永恒的主題，我們?cè)趲兹f年的發(fā)展歷程中學(xué)會(huì)了控制環(huán)境，現(xiàn)在也逐漸理解和學(xué)會(huì)了怎樣控制基因。通過技術(shù)的進(jìn)步，把好的基因傳遞給我們的下一代，每個(gè)人才會(huì)越來越健康、人類的發(fā)展才會(huì)越來越好。