什么是二代测序?
二代测序,也称高通量测序技术,又名大规模平行测序;所谓“二代”是相对于经典的Sanger法测序法(一代测序)而言的。二代测序的优势在于廉价和高效率,目前已成为遗传学研究的主要技术之一。
二代测序相对于一代测序而言,在效率上获得了巨大飞跃。举例来说明,早年使用一代测序为主要技术手段的人类基因组计划(HumanGenomeProject,HGP)可谓是一项规模宏大,跨国界、跨学科的科学探索工程,是由美国科学家于年率先提出,于年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划,当时总共耗时10余年才完成。而在现在,如果相同的工作量通过二代测序技术去完成,就简单而花费又少。比如:我们用二代测序对自己的全基因组进行测序,可以在一个月内,仅花费一万元就可以完成,要是在以前采用一代测序无论在时间和费用上都是无法想象和承受的。可见二代测序效率之高,相对费用之廉价。
二代测序给耳聋的基因诊断带来哪些变革?
耳聋的基因诊断始于20世纪90年代,由于DNA测序技术(一代测序)的局限性以及致聋基因突变的高度异质性,耳聋基因诊断效率并不高。目前广泛应用于临床的是基于芯片技术和飞行时间质谱检测技术的热点突变筛查方法,以及针对特定候选基因的Sanger测序(一代测序)方法。虽然这些方法也具有简单、快速的优点,但通常只能检测3个最常见的耳(GJB2、SLC26A4和MT-RNR1),而相对于我们身上存在的数以百计的与遗传性聋相关的基因,上述技术的缺陷是显而易见的。
由于具有的高通量特点,二代测序是目前解决遗传性耳聋高度异质性问题的完美方案。现已发现的非综合征型耳聋基因有70余个,综合征型耳聋基因余个,还有种综合征可伴发耳聋表现;只有通过二代测序技术,才可能用很小的费用(相对于一代测序),对所有的非综合征型耳聋基因、部分综合征型耳聋基因进行一次性检测。
图:二代测序的流程示意图
通过二代测序获得的基因诊断结果如何分析与判断?
二代测序技术的发展是遗传性研究领域一个具有里程碑意义的事件。该技术使得核酸测序的单碱基成本与第一代测序技术相比急剧下降,但随之而来的就是海量数据的分析和解读问题。获得数据已经不是制约基因诊断或基因组学领域的瓶颈问题,而分析数据才是最大的困难所在。
就遗传性耳聋基因诊断的结果分析而言,可简单的分为以下几种情况:
①发现明确的、已知致聋基因的突变,确诊遗传性耳聋的分子病因。这种情况一般是已知致聋基因的已知致病突变,突变位点的致病性已经被多项研究证实,且得到公认。可依据检测结果做出明确的耳聋基因诊断。
②发现明确的非致病突变,一般是已知致聋基因的、明确的和非致病碱基改变,确诊是多态性改变,不导致遗传性耳聋。
③发现已知致聋基因的、未曾报道过的碱基改变,这种新的“突变”(碱基改变)有两种可能,一种可能性是多态性改变,不致病(多数同义突变是这种情况);另一种是可能具有致病性的,但致病性暂时不能确定(如:错义突变、无义突变、移码突变、indel、剪切位点改变和内含子区的可能导致新剪切位点产生的碱基改变等等)。要判断这两种情况,可不容易,都依赖大规模的耳聋患者基因诊断产生的大数据的结果。也就说需要更多的研究结果,也许是多年以后才能得以明确。这种情况下,暂时无法依据检测结果进行确切的耳聋基因诊断。
④未发现已知致聋基因的任何碱基改变。这种情况有几种可能:新致聋基因的突变、基因的重排、大片段的缺失和插入等。这些情况的最终判断依赖大量的后续基础研究,以及研究成果积累和技术的突破。
总之,二代测序是“精准医疗”计划中的关键一环,也是到迄今为止基因诊断最得力的技术手段;在极大的提高了分子诊断的检出效率的同时,也把诊断的费用降到可以承受的水平;这种技术上的革命性进步正在极大的改变了我们对疾病的认识,把疾病的诊断深入到了分子水平,是值得我们临床耳鼻咽喉头颈外科医师认真研究和白殿疯去哪家医院好白癜风医院礼赞国庆