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云地日志

立身娉婷北高峰,花事纷纭心事秾。飓风和雨吹折后,病枝弱叶一扫空。

 
 
 

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三国志  

2015-10-11 22:38:44|  分类: 二代测序 |  标签: |举报 |字号 订阅

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三国志 - 陈云地 - 云地日志

 

二代测序是相对于此前已经普遍应用的成熟技术Sanger测序法而言的。由于新技术的发明,原有的经典的Sanger法就被“追认”为一代,新技术称为二代。

国际上出品二代测序仪的公司主要有3家:IlluminaThermo FisherRoche。国内生产或研发二代测序仪的公司有华大基因和紫鑫药业等。

Illumina二代测序技术来源于它所收购的Solexa公司。目前,Illumina占据了全球绝大部分二代测序市场份额,遥遥领先。Illumina测序平台品种繁多,蔚然大观,其中最高端的产品HiSeq X10,有人比拟为“基因测序的航空母舰”。按照性能从低到高,而不是上市时间,Illumina的测序平台可以归纳、整理如下:

·       GA; GAII; GAIIX. 其中GAGenome Analyzer的缩写。

·       MiSeq; MiSeqDx; MiSeq FGx. 其中Dx适用于诊断,FGx适用于法庭鉴定。

·       NextSeq 500; NextSeq 550.

·       HiSeq 1000, HiSeq 1500; HiSeq 2000; HiSeq 2500; HiSeq 3000; HiSeq 4000.

·       HiSeq X5; HiSeq X10. 其中X是罗马数字10

GA系列已经停产。HiSeq 3000HiSeq 4000更应该归属于X系列,而不是HiSeq系列。因为就测序性能而言,我认为HiSeq 4000相当于HiSeq X1HiSeq 3000相当于HiSeq X0.5

另外,可能很多人不知道,Illumina还曾经出品过一种既能进行二代测序,又能进行基因芯片扫描的“二合一”平台HiScanSQ。这一闭门造车的奇葩产品,恕我直言,过于Illumina自我中心。推测设计该产品的出发点是因为Illumina是一家二代测序和基因芯片两项技术都很强大的公司。由于脱离市场需求,没有明显的卖点,不出意外地它一直没有打开局面。现在该产品已经停产。

紧随其后的第二大品牌毫无疑问是Thermo Fisher Scientific。这一二代测序家族本身产品种类并不复杂,复杂的是品牌名称变迁史。因为相关公司历经多次收购和拆分,品牌名称随之多次变更,不免令人感觉扑朔迷离。按时间顺序,该公司最开始叫Applied Biosystems,后来与Perkin Elmer合并,名称统一改为Perkin Elmer,简称PE,以生产高质量的PCR仪闻名;后来二者分家,名称重新叫回Applied Biosystems,简称ABIABI以生产高质量的一代测序仪闻名;再后来ABIInvitrogen收购,启用新名字Life Technologies,简称Life;几年之后它又被Thermo Fisher收购,顺理成章,最新的品牌名称就叫Thermo Fisher

Thermo的二代测序仪包括SOLiDIon Torrent两个家族,其技术原理不一样。这两个家族各自包括以下几个产品:

·       SOLiD家族:SOLiD; 5500 W Genetic Analyzer.

·       Ion Torrent家族:Ion PGM; Ion Proton; Ion S5; Ion S5 XL。其中PGMPersonal Genome Machine的缩写。

SOLiD家族产品已经停产。

曾经的第三大品牌是Roche,其二代测序技术源自收购的454公司。454其实是市场上第一款商品化的二代测序仪,销售时间比Illumina开始得还早。454家族产品如下:

·       Roche 454 GS FLX+; 454 GS Junior. 其中GSGenome Sequencer的缩写。

如今454产品家族已经全体停产,Roche只剩下外显子捕获试剂盒NimbleGen销售。市场竞争犹如大浪淘沙,其优胜劣汰的无情程度,于此可见一斑。

华大基因的二代测序技术来自它所收购的Complete Genomics公司,产品为Revolocity测序系统。目前Revolocity在全球已经拥有3个用户。

 

三家技术要点比较

 

有关3家国际品牌二代测序技术原理的要点,扼要归纳如下,方便读者诸君理解。

Roche:焦磷酸测序 (pyrosequencing);检测焦磷酸,通过一系列酶反应把焦磷酸转换成荧光信号以方便检测;文库构建过程中采用乳液PCR (emulsion PCR)

Illumina:边合成边测序 (sequencing by synthesis);测序过程中采用可逆终止子 ( reversible terminator);文库构建过程中采用桥式PCR (bridge PCR)

Thermo SOLiD家族:边连接边测序 (sequencing by ligation);文库构建过程中采用乳液PCR (emulsion PCR)Ion Torrent家族:焦磷酸测序 (pyrosequencing),直接检测质子电位(pH)的变化;文库构建过程中采用乳液PCR (emulsion PCR)

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