全基因组测序，将进入百元时代？

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

文|陈根
每个人从受精卵开始就继承了父母的DNA遗传信息，并且携带一生，不易改变。全基因组测序是一种使用高通量DNA测序仪，破译个人全部遗传信息的技术。该技术会使人类对自身的了解更加深入，并给人类的健康带来实际利益。
此前，基因检测的费用十分高昂，随着医疗技术的不断发展，其价格有所降低。就目前而言，全基因检测大概需要1000美元。近日，Ultima Genomics公司开发了一种新机器，其能够将检测成本再降低一个数量级，到达100美元。无疑，这将大大促进全基因测序经济的发展。当前第三代全基因检测技术主要利用DNA聚合酶和模板结合，4色荧光标记 4 种碱基（即是dNTP），在碱基配对阶段，不同碱基的加入会发出不同光，根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。而该机器的进步之处就在于每“千兆碱基”的成本要低很多。
具体来说，其密集的静电着陆点阵列被刻在一个200毫米的硅片上，能够使试剂轻易地沉积在硅片的中心，只要旋转硅片，就可以利用离心力将其均匀地分布在整个表面。在晶圆的旋转过程中可以连续读取所产生的序列，类似于光盘的读取。这种记忆成本低廉，有利于大规模生产。
此外，不同于市面上机器单一的将可读碱基取代另一个碱基，也不是依靠高风险粒子级图像，该机器是将两者巧妙地结合起来，对原始链的破坏性较小，也不需要像单个光子计数那样容易出错的测量。值得一提的是，该设备加强了机器学习，光学数据转化为可用数据的过程有效提高。一个在多个基因组和片段上训练的深度卷积神经网络，能够根据正在测序的基因组样本进行调整，然后开始验证并将所有微小的数据片段组装成整个基因组。这个过程不但加快了基因测序速度，而且提升了准确性。
全基因组测序技术覆盖面广，准确性高，不仅能够揭示人类生、老、病、死的奥秘，对各种疾病的研究也具有重要意义。未来，该机器的应用或带来该技术的繁荣。