Helicos公司單分子基因測序儀

2009年8 月10 日，一篇發(fā)表在《Nature Biotechnology》上的論文對單分子基因測序方法進行了描述。Helicos 生物科學公司第三代基因測序技術開發(fā)人，已經(jīng)利用Heliscope 單分子基因測序儀對首例人類個體基因組進行單分子測序研究。文章透露，所使用的樣本DNA 來自于Helicos 公司技術創(chuàng)始人StephenQuake 博士。Quake 博士是繼James Watson 先生和Craig Venter 先生之后第三位DNA 測序的非匿名樣本個體。Watson 先生和Venter 先生分別帶領“人類基因組計劃”和Celera 公司兩大團隊對公布于2001 年的**個人類基因組草圖進行闡述。

如果目前基因組測序費用的大目標是1000美元/ 人，那Helicos 公司離這目標還很遙遠，只是試劑就要花費約48000 美元，這還不包括對測序儀本身的投資費用——接近100 萬美元。Helicos公司總裁Stephen Lombardi 先生告訴InstrumentNews，Helicos 公司測序技術發(fā)展的重要意義在于此次基因測序工作是借助于斯坦福癌癥研究中心獨立的基因組實驗室，用Helicos 公司測序儀在2 周內(nèi)完成的，而沒有使用測序中心的一整套基礎設施。

Helicos 公司單分子測序儀的技術原理是利用合成測序理論，將樣本DNA 數(shù)以百萬的單鏈分子綁定在該儀器特有的、沒有背景熒光的玻璃表面，通過加入熒光標記的核苷酸(一次加入4 種核苷的1 種)和聚合酶到單分子陣列中，核苷酸會結合到DNA 分子上特異性結合的位點上。用激光激發(fā)結合在DNA 分子上的熒光標記的核苷酸，使標記物發(fā)出熒光，相機以15ms 速度快速掃描整個陣列，檢測特異性結合到DNA 片斷上的堿熒光基。在此之后，結合的核苷酸對會被移動除去，然后，通過重復加入標記的核苷酸來重復這一過程。

Heliscope單分子基因測序儀與Illumina/Solexa 公司和Life Technologies/ABI 公司的**代基因測序儀一樣，對很短的DNA 片段也能讀出來。與Illumina 公司儀器一次讀100 個堿基相比，Helicos 公司限制可讀的DNA 片段平均為32 個堿基，因為DNA 片段超過70 個堿基就要考慮提高它的技術工藝。然而，Helicos 公司生命科技的基因系統(tǒng)部門的科**營**總監(jiān)Kevin McKernan 先生說明：利用Helicos 公司的測序技術可以達到96%~99%。這是由于收集大分子的基因片段是非常困難的，測序時讀取片段越短，這個工作的困難越大。

在基因測序費用方面I，對于llumina 公司開始提供的一種費用為48000 美元的全人類基因組測序服務，Helicos 公司也具有優(yōu)勢。然而，Lombardi先生解釋說：“我們目前正努力削減50 倍的成本，以使我們在兩年到兩年半的時間內(nèi)，能夠推出費用僅為800 美元的人類全基因組測序服務?！边@個目標將通過增加合成產(chǎn)率、加大儀器玻璃表面陣列密度和讀取片段長度來實現(xiàn)。Lombardi 先生補充說：“所有這些措施將試劑的成本降至800 美元以下。”此處Helicos 公司還有一個優(yōu)勢，第三代測序儀器已經(jīng)超越**代測序儀器：它不需要擴增建立DNA 庫，從而切斷數(shù)據(jù)結果中潛在錯誤的來源。Lombardi 先生表示：“如果在同等性能和價位條件下的兩個儀器間做選擇，任何科學家都將會選擇非PCR 擴增的方法?！痹诮?jīng)歷AB 公司人類基因組計劃測序技術研究組技術攻關之后，Lombardi 先生理解了PCR 的重要性，此外基于毛細管電泳技術的基因測序方法，也加速Sanger 測序方法的發(fā)展。

其他第三代基因測序儀器市場參與者，包括Pacific Biosciences 公司、Complete Genomics 公司和Oxford Nanopore 公司，其中一些公司是由于所提供的整體人類基因組測序服務費用接近20000美元而為人熟知的。Illumina 公司已經(jīng)在今年早期對Oxford Nanopore 公司進行投資，而通過ABI 公司 2005 年對Visigen公司的收購，Life Technologeies 公司步入第三代基因測序技術的正軌。

羅氏旗下從事基因測序行業(yè)的454 科技公司的CEO，Chris Leod 先生不認為近來Helicos 公司發(fā)布的公告將會產(chǎn)生任何商業(yè)效應。他告訴Instrument News，他將不發(fā)表任何關于Heliscope單分子基因測序儀技術性能的評論，它屬于第四代全人類基因組測序技術。并且其在質(zhì)量、成本或者速度方面都沒有顯著的優(yōu)勢。“此外，我也不確定單分子測序會有一定市場。當然，單分子測序方法消除因PCR 擴增產(chǎn)生的錯誤源，而這直接影響到整個測序結果的錯誤率，以及如何對這些錯誤分類?！?Chris Leod 先生補充說。