基因測序又叫基因譜測序,是國際上公認(rèn)的一種基因檢測標(biāo)準(zhǔn)。作為一種新型基因檢測技術(shù),基因測序能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列,預(yù)測罹患多種疾病的可能性,個體的行為特征及行為合理?;驕y序技術(shù)能鎖定個人病變基因,提前預(yù)防和治療。
例如H7N9等病毒,就是中國科學(xué)家通過基因測序等技術(shù)手段,發(fā)現(xiàn)的一種新型重配禽流感病毒。近年間,基因測序從實驗室走入臨床,甚至逐漸成為全球醫(yī)學(xué)界熱門的話題。其中一個很重要的原因,是“名人效應(yīng)”,蘋果公司創(chuàng)始人喬布斯和影星安吉麗娜·朱莉都曾采用基因測序方法希望抵御癌癥的侵襲,朱莉還為此預(yù)防性地切除自己的乳腺。喬布斯雖然仍因癌癥去世,但他生前接受的全基因測序,已成為很多國家富人追捧的高端體檢服務(wù)。
高通量測序技術(shù)又稱“下一代”測序技術(shù),以能一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進(jìn)行序列測定和一般讀長較短等為標(biāo)志。高通量測序包括:大規(guī)模平行簽名測序、聚合酶克隆、454焦磷酸測序、離子半導(dǎo)體測序和DNA 納米球測序等技術(shù)。
高通量測序技術(shù)是對傳統(tǒng)測序一次革命性的改變,一次對幾十萬到幾百萬條DNA分子進(jìn)行序列測定,因此在有些文獻(xiàn)中稱其為下一代測序技術(shù)足見其劃時代的改變,同時高通量測序使得對一個物種的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行細(xì)致全貌的分析成為可能,所以又被稱為深度測序。
雖然基因測序可以作為一種很好的治療手段,但是中國科學(xué)院北京基因組研究所教授甄二真表示,目前從應(yīng)用的角度來說,科學(xué)家只確定了部分的基因位點(diǎn)與疾病的確切關(guān)系,也就是說真正可以用于臨床診斷和指導(dǎo)治療的基因檢測并不多。要想真正用基因來診病,還需要時間。
基因測序就像一把雙刃劍,如果運(yùn)用得不得法,它也有消極的一面。若全基因的檢測普及,含有基因缺陷的人的信息,一旦落入被測者雇主的手中,將對他的生活產(chǎn)生不良影響。
而且基因測序而不確定是個性化治療的唯一基礎(chǔ),其他還包括基因治療等其他技術(shù)基礎(chǔ)。更重要的是,對于任何基因測序的設(shè)備來說,用于臨床前必須對其可靠性和可重復(fù)性做好完備的臨床試驗,并且取得FDA和CFDA的權(quán)威認(rèn)證。
DNA測序技術(shù)正以驚人的速度向前發(fā)展。在過去十年中,高通量測序技術(shù)使數(shù)據(jù)生成呈指數(shù)級增長態(tài)勢。 由此產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)生了變革性的影響,從考古學(xué)、刑事調(diào)查到產(chǎn)前診斷、癌癥預(yù)后,DNA測序與數(shù)據(jù)分析已經(jīng)滲透到了生物相關(guān)的多個行業(yè)。
測序技術(shù)的瓶頸是分析和解釋所有的DNA序列數(shù)據(jù)。目前,解釋數(shù)據(jù)所需大部分基礎(chǔ)科學(xué)已經(jīng)適用于日益增長的實踐應(yīng)用。正如新的信息學(xué)方法和大量數(shù)據(jù)庫顯著改善了語言翻譯和圖像識別一樣,我們預(yù)測大量DNA序列數(shù)據(jù)庫與表型信息相結(jié)合將使研究人員能夠推斷基因組序列編碼的生物學(xué)功能,分析方法的飛速發(fā)展將幫助學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)家更好地解讀DNA數(shù)據(jù)。
在高收入國家,基因組測序已廣泛用于多種疾病的產(chǎn)前診斷。所得序列的分析可以揭示大約30%的致病突變,這一數(shù)字只會隨著解讀數(shù)據(jù)能力的成熟而上升。在某些情況下,由此產(chǎn)生的診斷顯著改善了臨床管理,惠及家庭和醫(yī)生。
在腫瘤學(xué)領(lǐng)域,最近幾年,液體活檢已經(jīng)成為了腫瘤相關(guān)學(xué)術(shù),產(chǎn)業(yè)以及投資界的新寵?;贒NA測序的液體活檢被認(rèn)為正逐步發(fā)展為癌癥診斷與預(yù)后評估的標(biāo)準(zhǔn)方法,能夠在可知的時間內(nèi)逐步補(bǔ)充甚至取代傳統(tǒng)的創(chuàng)傷性癌癥診斷技術(shù)。
全基因組測序是對未知基因組序列的物種進(jìn)行個體的基因組測序。 1986年, Renato Dulbecco是最早提出人類基因組測序的科學(xué)家之一。他認(rèn)為如果能夠知道所有人類基因的序列,對癌癥的研究將會很有幫助。美國能源部(DOE)與美國國家衛(wèi)生研究院(NIH),分別在1986年與1987年加入人類基因組計劃。
除了美國之外,日本在1981年就已經(jīng)開始研究相關(guān)問題,但是并沒有美國那樣積極。到了1988年,詹姆士·華生(DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一)成為NIH的基因組部門主管。1990年開始國際合作。1996年,多個國家召開百慕達(dá)會議,以2005年完成測序為目標(biāo),分配了各國負(fù)責(zé)的工作,并且宣布研究結(jié)果將會及時公布,并完全免費(fèi)。
HGP的主要任務(wù)是人類的DNA測序,包括下圖所示的四張譜圖,此外還有測序技術(shù)、人類基因組序列變異、功能基因組技術(shù)、比較基因組學(xué)、社會、法律、倫理研究、生物信息學(xué)和計算生物學(xué)、教育培訓(xùn)等目的。