全球测序行业现状及其前景预测

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1、前瞻产业研究院一、全球DNA测序行业定义及分类（一）全球DNA测序行业定义DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸（即A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤、C-胞嘧啶、T-胸腺嘧啶），而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。DNA测序是对DNA分子的核苷酸排列顺序的测定，也就是测定组成DNA分子的核苷酸A、T、G、C的排列顺序，常用的方法有桑格-库森法和马克萨姆-吉尔伯特法等；用于测定未知DNA序列，确定

2、重组DNA的方向与结构，对突变进行定位和鉴定、比较研究，是生命科学研究最重要、最常用的技术手段之一。可以说，有基因的地方就有DNA测序。正因为DNA测序的普及化，带动了一批为DNA测序提供商业化技术服务的生物技术企业，形成了一个新兴的DNA测序行业。图表1：DNA测序流程图12前瞻产业研究院资料来源：前瞻产业研究院全球DNA测序行业研究小组整理（二）DNA测序发展历程介绍图表2：DNA测序发展历程12前瞻产业研究院时间发展历程70年代末WalterGilbert发明化学法、FrederickSanger发明双脱氧终止法手动测序

3、，同位素标记；80年代中期出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原理）、荧光代替同位素，计算机图象识别；90年代中期测序仪重大改进、集束化的毛细管电泳代替凝胶电泳；21世纪以来2001年完成人类基因组框架图，此后基因测序开始进入发展期。资料来源：前瞻产业研究院全球DNA测序行业研究小组整理二、全球DNA测序行业技术环境分析（一）DNA测序技术总览DNA测序正处在技术上日新月异的时代，其突出特点是，测序通量（测序数据量）的大幅增长，原始数据中每个碱基的测序成本急剧下跌，并伴随着以巨资购买仪器以引进新技术的需求。以前看似高不可攀的奢侈性

4、研究活动（如个人基因组测序，宏基因组学研究，以及对大量重要物种的测序），在短短几年之间，正以急速的步伐而变得越来越切实可行了。（二）第一代DNA测序技术第一代12前瞻产业研究院DNA测序技术用的是1975年由桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆（Maxam）和吉尔伯特（Gilbert）发明的化学法（链降解）。在1977年，桑格测定了第一个基因组序列--噬菌体X174，全长5375个碱基。后来的四色荧光桑格测序法（每一种荧光代表四种碱基中的一种）被用在自动毛细管电泳测序

5、系统中，此系统由应用生物系统有限公司（AppliedBiosystemsInc）推上市场，后来该公司被整合入生命技术公司（LifeTechnologies）和贝克曼考尔特公司（BeckmanCoulterinc）。发表于2001年的第一个人类基因组复合序列就是大体上由细管电泳测序系统来测定完成的，不仅耗资庞大，花费人力无数，而且历时超过十年。尽管发表于2001年的基因组仍然处于有待完善的过程中，但其作为基因组的"参照"序列而被采用，已成为生命科学转化为实际应用的基础，并继续对研究基因型-表现型的关系发挥着重要作用。从迄今为止发

6、表的（和未发表的）文献报道来看，要对人类复杂疾病进深入的有医疗意义的探讨，非常有必要去获得其他类型的"个人"基因组数据，如，特定组织mRNA表达概况、mRNA测序、基因调控区域的个性化分析、表观遗传调控的概况，以高质量和大范围的染色体图谱分析来归类重要的染色体删缺、插入和重排等等。大规模测序中心正完成新一代的测序仪器的转型，联合基因组研究所（theJointGenomeInstituteJGI）已经淘汰了所有的桑格测序仪。而另一方面，除非小型的第二代测序仪能在清楚读出每个碱基上的成本和测序读长上胜过毛细管电泳测序系统，毛细管测

7、序系统仍将会大量应用于特定区域测序，如定量基因表达、生物标志物鉴定和生物学途径分析等专向性研究。（三）第二代DNA测序技术第二代技术定义为：是同步化三磷酸核苷酸的洗脱方法和同步化的光学检测方法的结合。但这种定义不是很严格，因为有几种算作是第三代测序的实时合成测序的方法，也依赖于光学检测，如太平洋生物科学公司（PacificBiosciences）的单DNA聚合酶测序法就是突出例子。第二代测序技术靠的是连接测序或者合成测序，包括焦磷酸测序和可逆性的链终止法。由罗氏（Roche）、以鲁米那（Illumina）、赫利克斯（Helic

8、os）和生命技术公司（LifeTechnologies）以商业化提供的仪器，以短的连续性的片段序列和测序阅读长度的形式，每周输出数十亿碱基对（Gbp）的DNA序列。图表3：第一代和第二代DNA测序技术比较12前瞻产业研究院代数公司平台名称测序方法检测方法大约读长（碱基数）优点