生物工程_国产高通量基因测序仪的产业发展.pdf

42 2011 06 中国科技投资封面文章封面文章|| S P E C I A L F O C U S SPECIAL FOCUS 一. 基因测序技术发展的背景 1990年10月,人类基因组计划(HGP)正式在美国启动, 其核心是分析人类基因组DNA分子的碱基排列顺序, 绘制成序列图。随着英、日、德、法等国的响应, 使HGP演变成大型国际科技合作计划, 中国作为唯一的发展中国家参与其中。2000年6月, HGP完成了人类基因组序列的“工作框架图”;2003年4月 14日, 美、英、日、法、德和中国科学家宣布共同绘制完成人类基因组序列图, 跨越13年的国际HGP提前完成。随着新一代测序仪器问世, 以前耗费几年和数亿美元的项目, 现在利用新技术可在几个月内花几千万元就能完成个人基因组图谱绘制。但随之而来的是一个新的课题: 由于人类基因组约有30 亿个碱基对, 虽然测序成本一直在下降, 但测定一个人的全基因组图谱, 成本仍然十分昂贵。正是在这个背景之下, 高通量基因测序技术应运而生。高通量基因测序技术是发展基因生物医学的最基本也是最关键的平台技术, 也是近年发达国家竞相发展和抢占的基因生物领域的制高点。发展高通量基因测序技术将惠及基因生物医学的各个领域, 如癌症细胞基因表达分析及肿瘤细胞的病变阶段的基因表达图谱, 将为临床肿瘤疾病的研究、诊断和治疗方式的选择提供重要参考。新的测序技术用于免疫细胞的多样性的分析、免疫疾病的血液分析及病菌种类的研究检测, 将为各种流行疾病, 禽流感、肝炎等的诊断和卫生检疫, 以及公共卫生的监测提供帮助。对微生物元生物工程: 国产高通量基因测序仪的产业发展基因组超大规模分析工作, 通过对存在于食物和人体中的病原体、过敏原和益菌的测序, 将能从病原体和过敏原基因图谱中受益。新的测序技术也会加速开发生物种群以获取能用于制造业和污染治理的新一代生物材料。基因测序技术的主要发展方向是应用于临床。发展新一代高通量基因组测序技术, 使之真正造福于人类健康事业, 必将成为生物产业发展的必然趋势。其临床应用主要体现在以下两个方面: (1) 应用于疾病检测。事实上, 传统的测序方法由于所测基因数目众多, 用传统的Sanger测序法成本过高, 测序周期过长, 因此序列难以实现。所以, 测序方法在很长时间内难以在疾病医疗研究领域得到推广应用, 致使临床中与复杂遗传基因相关的疾病测序诊断方法缺乏。新一代高通量基因测序技术的出现, 很好地解决了检测周期长及成本高的问题。新一代高通量基因测序技术测序能力大大提高, 通量为传统测序通量万倍以上, 为复杂疾病研究提供了可行的技术平台。(2) 用药指导。由于疾病症状的错综多变和人类基因的差别是影响药效的主要因素, 而人类几乎所有的疾病都与基因相关, 因此基因可以发展成为药物, 或者为设计新药提供依据。同样的药物, 同样的病,不同人的治疗效果可能完全不同。通过遗传组学/基因组学研究发现, 同一个药物在不同个体内的效果和毒副作用的差异可以达到300 倍!而不同的人会对同样的药物也会产生不同的效果,主要是由单核苷酸(snp)决定的。所以不同的人对药物的选择应根据基因的差别决定,即使在选择同种药物时应考虑计量、剂型的差别。如临床上用来治疗肺癌的一线化疗药物易瑞沙, 美国食品及药物管理局已给出相应指引, 在用药前需检查病