《Scientific Reports》 | 瀚海基因三代单分子测序技术靶向基因检测获重大突破


  • Date: 2016-06-01

日前,瀚海基因公司研究人员公布其第三代单分子测序平台原理实验数据,显示第三代单分子测序技术在靶向基因EGFR、KRAS和BRAF上的捕获能力。该项成果已发表在国际学术期刊《Scientific Reports》上,在该科研领域及相关产业产生重大影响并引起广泛关注。

  瀚海基因公司研究的单分子靶向测序(SMTS)三代单分子测序技术,经过Cy3修饰的待测DNA链直接与锚定在微流控芯片表面的探针进行杂交,DNA 3’端的Cy3定位荧光标记释放的绿色荧光信号可以准确指示每条与探针特异结合DNA分子的位置。然后依次加入四种带有Atto647荧光标记的dNTP,通过先进的单分子全内反射荧光成像技术(TIRF)捕获每个碱基序列释放的荧光信号。

    瀚海基因三代单分子测序技术是一种无需建库的直接测序方法,将革命性地简化测序工业工作流程。此前测序方法繁琐的建库流程一直困扰着科研和临床用户,而直接测序技术将使测序程序简洁高效,甚至在样品的准备阶段无需PCR扩增,进而可以避免由建库阶段PCR引入的偏向性和扩增错误,同时还能捕获到低丰度突变。同时,免建库降低了测序过程中试剂的成本,缩短了整个测序周期,从送样到出报告只需要24小时。这些特点无疑可以更好地满足临床应用需求。

  文章中SMTS三代单分子测序技术检测野生型和突变型EGFR、KRAS和BRAF基因人工合成DNA片段,突变类型包括六个点突变和两个短缺失突变,在19-30个循环后,所有的突变和缺失都可以被完全覆盖到。在每个循环中300个视野点(FOV)都可以被记录到,而每个FOV平均产生大约2.5K个Reads,这些Reads比对到参考基因序列上时,平均测序深度可达到1954X。在比对的过程中发现SMTS的测序准确率很高,测序深度为5X以上准确率接近100%。

  瀚海基因三代单分子测序技术对低丰度突变的捕获检测率可以低至3%。实验人员将野生型DNA模板链和带有突变型的DNA模板链在多种比例下混合,即使在97:3含有微量突变序列的情况下,依旧能够检测到突变的发生情况。基于此项技术,今后通过进一步的性能优化,有望开发出快速ctDNA和NIPT项目检测。

  瀚海基因单分子测序平台预示了未来基因测序领域应用的一个跳跃变化:轻轻一按,医生就可以完成一个靶向基因Panel测序。借助该技术,所有检验流程有望在一天之内完成,而且单分子全基因组测序费用低至100美元。从而使医生可以开展更多基因测序检测来预测并且预防诸如癌症、糖尿病等疾病,更加有针对性地为患者提供个性化诊疗方案。

  在瀚海基因单分子测序技术的推动下,靶向基因测序诊断成本的大幅降低,将使先进的基因测序检测可以成为我国国民健康保险制度的一部分,通过精准医疗服务更多人群。

  瀚海基因单分子测序仪器在靶向基因检测的测试上所获得的这一突破性成果,不仅刷新了我国测序仪器的技术高度,同时也为未来基因测序相关的研究和临床应用拓展更广阔的领域。

 

参考文献

Yan Gao et al. Single molecule targeted sequencing for cancer gene mutation detection. Scientific Reports, 2016;DOI:10.1038/srep26110

http://www.nature.com/articles/srep26110

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