NGS更可负担的时代：如何让技术更简便？

 2005年，新一代测序（NGS）首次问世，掀起了一场真正的革命。那些曾经为一个基因写完整篇博士论文的科学家们惊讶地发现，他们现在只需几天就能测出整个人类基因组——一个全新的产业由此诞生。

前景令人振奋，困难同样不容小觑。当时，在Solexa的仪器（如今NovaSeq X系列的“曾祖父”）上测一个基因组的成本大约是100万美元。样本制备既耗时又繁琐，实验室还需要安排专职生物信息学家来分析这些前所未有的大规模数据。

过去二十年间，因美纳一直致力于消除这些障碍。到2010年，全基因组测序的成本已降至约2万美元；2015年降至1,000美元；如今仅需约200美元。

去年夏天，我们推出了全新公司战略，从“每千兆碱基成本”模式转向专注于以最低的端到端成本提供高质量的生物学洞察。为此，我们不断扩展服务、数据与软件产品，打造更为一体化的解决方案。

这一转变背后的逻辑很简单。客户常说，成本只是问题的一部分。例如，我们听到的一个反馈是，从样本制备到数据分析的测序流程过于复杂且耗时很长。这促使我们发挥所长，不断创新。我们全面优化测序流程，将简化操作、提升速度以及增强发现能力作为首要目标。

这项事业意义非凡——关乎下一项癌症突破、罕见病诊断、疫情防控，以及更多未知领域的探索。改善人类健康，是我们的使命，更是我们保持前行的驱动力。

简化样本制备
严谨的文库制备是NGS的关键环节，却也常常拖慢了工作进度。这个多步骤的流程不仅耗时数小时，还可能引起数据中的误差。首先，研究人员必须将DNA或RNA样本切割成较小片段，然后对片段的末端进行修复，以便在下一步中连接“接头（adapter）”DNA序列，从而扩增片段。随后，研究人员还要进行文库定量和质量控制。测序完成后，接下来的数据分析又是一道不小的关卡。

我列出这些步骤，是为了让大家直观感受到文库制备的繁琐，同时了解因美纳技术如何让它变得更简单。MiSeq i100系列采用可在室温条件下存储的耗材，让样本制备更加便捷，无需再等待试剂解冻。同时，其集成式试剂盒在每次运行之间无需清洗，进一步节省了时间。在流程后端，DRAGEN二级分析实现了自动化，仅需约两小时即可完成。

为了进一步简化流程，因美纳开发了星座映射读取（Constellation mapped read）技术，几乎彻底消除了样本制备的步骤。用户无需再经历上述繁琐流程，只需提取DNA样本，将其加载到试剂盒中并加入试剂即可。过去需要耗费大半天的工作流程，将被缩短至大约 15 分钟。

Rady儿童基因组医学研究所总裁兼首席执行官Stephen Kingsmore博士近日高度赞扬了星座映射读取技术的简便性，以及其在检测结构变异方面的能力——这些变异历来是识别罕见疾病的难点。星座映射读取技术为研究人员提供了一个强有力的工具，可以快速发现这些变异，并深入理解它们的致病机制。

软件与 AI 技术解锁更深层次的分析能力
NGS及其他组学技术会产生海量数据，而要从中找到可用于实践的有效信息并非易事。因美纳近期发布了DRAGEN软件 4.4 版本，旨在让分析更加简单，尤其是在肿瘤学和多组学领域。同时，DRAGEN v4.4还将生殖系结构变异检出方面的准确性提高了 30%。

随后发表于《自然》的一项研究显示, 研究人员共识别出 15 亿个变异——这些数据现已向全球的制药合作伙伴与研究人员开放，用于加速药物研发并推动精准医疗发展。

DRAGEN只是我们计算工具套件中的一个组成部分。我们最新的深度学习算法 PromoterAI能够准确解析人类基因组非编码区域中的致病性调控遗传变异。

近期发表于《科学》的一篇论文表明，PromoterAI可有效识别启动子中的变异——启动子是启动基因转录的 DNA 序列，但这类变异一向很难检测。PromoterAI技术可将诊断检出率提高多达 6%，对罕见遗传病研究意义重大。

为精准肿瘤学建立新标准
数十年来，癌症早期检测一直被视为黄金标准——越早发现的肿瘤，治疗的可能性通常越大。但仅有检测还不够，临床医生还必须识别驱动肿瘤发展的基因突变。

在这一过程中，速度十分关键。肿瘤科医生越早了解患者癌症中的特异性变异，就能越快采取针对性的精准治疗。因此，我们推出了TruSight Oncology Comprehensive（TSO Comp）——这是一项泛癌种诊断方案，可在单次检测中识别数百种肿瘤生物标志物。该性能在临床背景下尤为重要，因为肿瘤样本往往十分有限。

这一简便性能还支持在院内直接开展NGS。许多医院会将肿瘤样本送往外部实验室进行检测，但这不仅耗时，还可能造成样本丢失。院内测序能为患者带来更快的结果，并且可以全程掌控样本的流转。

更为重要的是，这项检测能够快速生成可直接指导治疗的临床报告。这份报告会将测序结果与临床指南以及已获批的治疗方案相连接，从而真正实现个体化肿瘤治疗。

如今，TSO Comp已经在全球范围内发挥影响。例如，路易斯维尔大学健康系统（University of Louisville Health）的临床医生已将该检测引入患者诊疗中； 在欧盟，它也在推动着临床试验、群体基因组学研究以及临床护理的发展。这是朝着建立一个包含全景变异分析的新医疗护理标准迈出的关键一步。

以上新技术以及更多创新，都是我们整体战略的一部分，旨在让NGS技术更加易于使用。过去，测序成本的降低为数千家实验室打开了NGS的大门；如今，工作流程的简化将进一步扩大其应用。最终，这些举措将加速肿瘤学、罕见病、群体基因组学、多组学等众多领域的研究进程。基因组学发现对于改善人类健康至关重要，而我们，将始终致力于将它带向世界的每一个角落。