【深度】企图心还是痴念？三代测序和它的时代丨奇点猛科技

本文为奇点原创社论（市民号：geekheal_com）自从本世纪初人类所性状第三组计划剩成终于，值得注意着性状检查从新技术的飞速转变，在23andMe、ancestry和华大性状等从新公司，以及安吉丽娜·奥利弗等艺人的大幅英语教育之下，很多人开始告诉，为什么有些人抽烟脸红，为什么有些人越来越更易患帕金森氏症。这些都与细胞内某些特定性状特定位点愈演愈烈性状有关。现今立足于于第二代很高辐射能PCR和平台，我们从未开始尝试从性状的本质管理我们的生老病死。这一切都在二代PCR的召请下，如火如荼的来进行着。可总有一些「小意外」在大幅的提醒我们：这还不够。二代PCR的软肋几个月底前（2016年12月底2日），转载在生物学预印从新媒体站BioRxiv上的一篇社论，在性状PCR圈激起了相当可观的海浪。一名患病十余年，依靠Illumina二代PCR和平台也未见到病因的病人，被斯坦福大学Euan Ashley麻省理工学院依靠Pacific Biosciences（后文简称PacBio）的三代PCR和平台Sequel获得成功确诊为Carney综合征(1)。这是全球性首次依靠三代PCR和平台，通过全性状第三组PCR在病人细胞内见到病原体性状。世纪之交三代PCR转变到了踏入针灸应用各个领域的拐点。▲碑刻的所有PCR从新技术都等同于通观人类所性状第三组的能够。如上图所示，左图是外衣的标准品，示意图一名木匠转行用同等布料制作的外衣。从整体上看，我们很更易辨认出转行花钱的外衣在结构设计上与标准品有较大差异。然而，二代PCR是个一次只能看宽×宽为10cm×1cm的老师傅，于是他把转行的外衣作成10cm×1cm的布条，终于他可能辨认出，从转行外衣上剪下来的布料，可以剩好的吊挂到标准外衣上。而三代PCR则是一个一次能看宽×宽为10cm×100cm的老师傅，当他采用或多或少的从新方法这样一来外衣在标准品上比对时，很更易就辨认出，转行在右面外衣的设计上很有从以往。由此观之，三代PCR显然在检查结构设计性状上越来越具优势。「二代PCR对于SNP（single nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性）和等于50bp的InDel（Insertion-Deletion，插入或缺失）性状检查相对来说相比较准确，但是大的结构设计性状检查却十分困难。」国内三代PCR咨询服务从新公司武昌更进一步第三组生物数据技术有限从新公司始创职CEO汪德鹏并不告诉奇点从新媒体，「PacBio三代PCR和平台的念过宽是二代PCR的100倍将仅有，可以十分好的化解性状结构设计性状问题。」自从2005年二代PCR从新技术解决问题商业化开始到现今，由于PCR运输成本大幅下降，学术研究执法人员从未在人细胞内辨认出了大量与哮喘有关的性状性状，让我们对性状性状与人类所心理健康和哮喘之间的联系有了越来越全面性的认知。然而，类似上面依靠二代PCR从新技术也不用给病人确诊的案例时有愈演愈烈，这种物理现象不仅注意到今肾病的检验上，还可能注意到今寻找癌症愈演愈烈的或许(2； 3)，依赖性产生的或许(4)，以及精神分裂症(5； 6)等愈演愈烈或许的探寻上。虽然要到在上个世纪50八十年代中不会期就从未有学术研究执法人员依靠核型分析（Karyotype ysis）检视性染色体性状，但是经过仅有半个世纪的转变，人类所对DNA的结构设计性状仍旧相合理。▲1950年以来DNA结构设计性状学术研究的从新方法，以及等同于的检查范围，50bp-100kb这个范围的结构设计性状缺失极好的检查手段。贝勒医科的底物病毒感染学家Jim Lupski并不告诉《共存》杂志的记者Monya Baker的一段奇闻众所周知明证。要到在1991年Lupski工作团队辨认出肩胛骨肌萎缩症（Charcot-Marie-Tooth，CMT），是由于某个特定的性状多了一个原封不动（结构设计性状的一种）所致的时候(7)，当今一片哗然，那些打小就拒绝接受经典孟德尔病毒感染学英语教育的专家们无论如何都不认可Lupski这一辨认出。当今的不看法，直接所致顶级期刊《共存》和《科学》拒绝转载Lupski的学术研究学术论文，终于他不得不用四种独立的实验从新方法确实他是对的，这才被《细胞》发送到(8)。直到2004年Michael Wigler麻省理工学院工作团队和Charles Lee麻省理工学院工作团队，分别在《科学》(9)和《共存病毒感染学》(10)公联合开发表结构设计性状的开拓性学术研究学术论文。自此，关于结构设计性状的学术研究学术论文开始变多，性状第三组性状样本库中不会结构设计性状的此表比例也大幅增很高(8)。「非单核苷酸性状占总到了人类所性状第三组所有性状的74%，」Craig Venter学术研究工作团队在2007年辨认出(11)。学术研究执法人员大幅意识到，人类所遗传共存环境的故事用二代PCR是讲不剩的，因为结构设计性状也是哮喘的重要驱动力。「宽念过宽对化解结构设计性状不会有努力，」博德学术研究中不会心的Steve McCarroll麻省理工学院说道，他在DNA结构设计性状对于精神哮喘之间联系的各个领域甚多有多年来(6)。越来越合理精准中医使命的三代PCR迄今市面上从未解决问题商业化的宽念过宽PCR和平台主要有Illumina的Tru-seq Synthetic Long-Read、Oxford Nanopore Technologies的纳米孔和平台MinION，以及PacBio的单底物系统对不会（SMRT）PCR和平台，其中不会转变的最为成熟相比较稳定的是PacBio的单底物系统对不会（SMRT）PCR和平台(12)。在SMRTPCR和平台的孕育出的65在此之前，斯坦福大学诺贝尔物理学奖获得者Hans Albrecht Bethe（1906-2006）辨认出了一个物理现象：当微孔的宽度等于和光的波宽时，和光在穿过微孔时和光强不会急剧衰减(13)。没成希望，几十年后同在斯坦福大学的Watt Webb教授和PacBio的始创Jonas Korlach和Stephen Turner将这一辨认出变成了一项从新技术，零模波导（zero-mode weguide，ZMW）从新技术(14)。经过几年的摸索，Webb教授工作团队辨认出，ZMW从新技术可以用来检查并检视溶液中不会的单底物。2003年《科学》杂志以封面的基本报道了这一学术研究成果(15)。一年终于，Korlach和Turner重从新第三组建PacBio从新公司。以前人类所性状第三组计划中止时长并之后，人们从性状第三组计划中不会希望到了微生物学的更进一步，但是新一代PCR非典型的辐射能和超很高的运输成本，让学术研究执法人员更易前行。寻找辐射能很高、更快、售价低的PCR从新方法，成为很多学术研究执法人员的渴望。正因如此之时，利氏、Illumina和ABI的二代PCR从新技术还在紧锣密鼓的开发设计之中不会。PacBio也希望在PCR零售商占总有一席之地。经过6年的联合开发，PacBio基于ZMW从新技术的SMRTPCR和平台终于在2009年初孕育出了，科学杂志再行一次转载了这一重要发明(16)。▲2009年二代PCR剩成一应有的性状第三组需10万美元将仅有「在09年的时候，有一阵子PacBio的PCR炒的很厉害，那个时候大家视为，之前不会是15分钟测剩一应有的性状第三组，运输成本1000美元，而且念过宽很宽。以前的定义，之所以叫三代，是因为有几个特征，念过宽宽，PCR更快，PCR售价要便宜。」汪德鹏说道。值得注意着学术研究执法人员对SMRTPCR和平台的殷殷渴望，PacBio在2010年10月底并购了，公司股票接仅有17美元，累计筹措2亿美元。半年终于，PacBio终于另一款全球性首套三代单底物系统对不会PCR系统对PacBio RS，世纪之交三代PCR踏入黄金时代。以前，以Illumina核心人物的二代PCR和平台应有全性状第三组的PCR售价刚刚跌破一万美元全盛期。随后，一些学术研究独立机构开始可用PacBio RS，广州的药用植物学术研究中不会心也在RS发布半年终于，卖给了大洋洲第二台RSPCR仪。然而，在世界上各地的学术研究执法人员很快辨认出，RS确实就未PacBio承诺的那么美好，售价昂贵不说道，错误率还很高，念过宽也并未比新一代PCR好多少。显然，PacBio极度承诺了。在2012上半年，PacBio的公司股票跌至接仅有1美元。▲PacBio公司股票走势图尽管如此，还是有人于是便不会希望到了于是便不会。「至今，还有很多人对SMRTPCR和平台的接触只停留在2009年：PacBio的PCR和平台错误率分之一15%，很差了，不用用。」汪德鹏说道。汪德鹏在2011年重从新第三组建了中不会国第一家包括三代PCR咨询服务的从新公司武昌更进一步第三组，四年终于汪德鹏和芝加哥大学分布式计算副教授王凯共同重从新第三组建了广州渴望第三组，渴望第三组是全球性将三代单底物系统对不会PCR从新技术应用各个领域于哮喘检查的的企业。往年上半年，广州渴望第三组剩成由经纬中不会国和赛富外资领投的仅有亿元A轮融资，将全力主导三代PCR从新技术应用各个领域和普及。「于是便不会就是当基本上人有点不靠谱的时候，你却辨认出了它其实是靠谱的，」汪德鹏说道。三代PCR的于是便不会在哪里？经过两年的为基础上升级，PacBio在2013年初另一款了RS II，PCR样本辐射能翻一番，其他层面的性能也有一定的为基础上。就在这时，在二代PCR零售商失利的Roche，欲依靠PacBio杀入人体性状检查肾脏检验各个领域（IVD），与PacBio签订了很高达7500万美元的战略共同贸易协定，根据贸易协定PacBio需联合开发性状检查针灸的产品，Roche将得到的产品的全球性独家销售权。在制药三巨头Roche的召请下，PacBio公司股票飞涨73%。到2015上半年PacBio与Roche共同另一款SequelPCR和平台，从新的和平台辐射能较上新一代的产品大大提很高了7倍，另外电脑程式运输成本也在大幅下降。利氏PCR管理工作的负责人Dan Zabrowski声称，这款PCR和平台将作为利氏PCR科学仪器的为基础，最初用做针灸学术研究，终于才用做肾脏检验。然而，Sequel另一款一年终于，Roche辨认出Sequel并不用满足他们进占肾脏检验零售商的野心，于是与PacBio重从新启动了共同贸易协定。受此影响，PacBio公司股票飙升超过43%。「利氏有点PacBio转变太慢那是因为利氏需一个十分大的年岁的这样一个零售商。诚恳的讲，三代PCR的确未降至利氏渴望希望到的那个程度，毋庸置疑，现今的边缘化还是二代PCR。但是三代PCR对于我们这样一个从新公司而言，这个年岁是十分适合的。」汪德鹏说道，「另一个或许是，利氏以前是希望依靠PacBio花钱HLA和HPV、HCV、HIV病毒感染等各个领域的检验，这个迄今还不合理PacBio主要进攻的路径。」▲汪德鹏然而，西边不亮西北边亮，就在Roche与PacBio分手终于，广州渴望第三组同年定购6台SequelPCR仪，诺禾致源同年卖给10台SequelPCR仪。「PacBio的PCR和平台在性状第三组各个领域的应用各个领域日趋成熟，我们举办国际不会议时辨认出，现今从未有很多化学家在可用PacBio的PCR和平台，」诺禾致源副总裁吴俊并不告诉奇点从新媒体，「在卖给Sequel之前，诺禾致源基本上也包括三代PCR咨询服务，但是我们的从新技术分析辨认出这个和平台还不够相比较稳定，所以未卖给。往年上半年，升级后的Sequel和平台越来越加相比较稳定，样本量和念过宽也有显着的大大提很高。我们估算了一下三代PCR科研成果零售商的2017年的渐进，仿佛往年定购的10台科学仪器很有渴望满负荷运行。」毋庸置疑的是，三代PCR现今的主要应用各个领域一幕是还是科研成果，要走向针灸还需很多科学学术研究和从新技术获取，而这个各个领域海内外的学术研究独立机构和的企业正在持续大幅的主导。吴俊说道，「和二代PCR一样，三代PCR在中医上的应用各个领域也需一个从新技术开发设计和普及的现实生活。任何一项从新技术从科研成果咨询服务转向针灸应用各个领域都需一定的时长。诺禾致源迄今从未占总据了数据技术咨询服务一半的零售商份额，我们渴望从新定购的Sequel和平台在仅有一年内对科研成果太大主导。」2016年，武昌更进一步第三组举办剩成的第一个大洋洲人概述性状第三组「华夏3号」在线公联合开发表于《共存的通讯》上(17)。汪德鹏解说，「华夏3号」是用三代PCR在花钱，是黄种人的一个概述核苷酸，而且是十分精准的概述核苷酸，它弥补了以前国际概述核苷酸里面存在的200多个洞，此外，他们还见到了 2万多个结构设计性状。越来越重要的是，他们辨认出有一些未被发现性状核苷酸有RNA和认知，但是因为GC纯度的联系在IlluminaPCR中不会基本上看不到，这些全从新的性状是以前所不告诉的。这再行次表明，人类所性状第三组还有显然的数据被我们遗漏掉。这些数据与哮喘有什么联系，我们还一无所知。「与二代PCR相似，三代PCR在针灸中医的应用各个领域需一个宽期的现实生活，我们视为更进一步2-3年内三代PCR不会注意到针灸应用各个领域的成熟的产品。另外，我有点Sequel的注意到对Pacbio普遍性多层面，」经纬中不会国医疗第三组的孙凌皓说道，「宽念过宽的运输成本降低是大的态势，我不有点三代PCR和二代PCR是面对面取而代之的联系，PCR从新技术转变到现今，新一代PCR一直有极好的应用各个领域一幕。但新一代PCR和二代PCR的局限也给三代PCR留下了巨大的零售商维度。」广州渴望第三组从未在跟一些具体应用各个领域各个领域的医生一同花钱三代PCR的应用各个领域联合开发。例如，在HLA骨髓配型这个各个领域，他们在跟中不会国最大的白血病治疗该医院道培该医院集团共同，依靠三代PCR开展HLA种系统对。此外，作为在世界上三代PCR肾病检查从新公司，渴望第三组还在跟中不会日友好该医院的顾卫红大夫一同在SCA（脊柱小脑共济失调）各个领域来进行科研成果共同。前面Ashley工作团队的学术研究成果表明，宽念过宽PCR在检验肾病上确实具备二代PCR无可比拟的潜力。现今几年的学术研究表明，二代PCR花钱肾病有很大的局限，检出率在30%-50%将仅有。「我们渴望依靠三代PCR来扭转这个状况，如果我们能够把检出率增加20%-30%，那普遍性就十分大了。当然，这也是我们的渴望，还未变成现实。」汪德鹏说道。▲Euan Ashley迄今看来，制分之一三代PCR从新技术大范围应用各个领域的主要因素还是运输成本。「三代PCR现今花钱中医检查售价还相比较很高，未那么更易。」吴俊说道。据悉，迄今三代PCR的运输成本是二代PCR数十倍。然而，这对于动辄需3-5年时长才能检验的罕见病而言，哪一种从新方法带来的效用多，也许是显而易见的。不过，根据本性的基本转变表征，三代PCR的售价下降是必然的。「如果运输成本够低的话，大家还是相对于于可以传递数据越来越多的从新方法，」吴俊说道。在拒绝接受Mendelspod报导时，华盛顿大学Evan Eichler教授越来越有惊人的言论，「如果三代PCR的运输成本降到二代的两倍，二代PCR的于是便就到了。」尽管现今基本上人都视为三代PCR不不会取而代之二代PCR，但是我还是视为，能够包括越来越多性状第三组数据的三代PCR，甚至四代PCR肯定是更进一步。到时，人人都不会有一个数据无比修长的应有性状第三组样本库。原始出处：【1】Merker J， Wenger AM， Sneddon T， Grove M， Waggott D， et al. 2016. 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