《基因测序技术基本概念及行业简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因测序技术基本概念及行业简介（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基因测序技术简介 1 基因概念简介 DNA的遗传信息是以基因的形式存在的。基因（gene）是指DNA中的特定区段，其 中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。DNA是细胞内DNA复制和RNA合成的模板。 DNA的核苷酸序列以遗传密码的方式决定了蛋白质的氨基酸顺序。依据这一原理， DNA利用四种碱基的不同排列四种碱基的不同排列对生物体的所有遗传信息进行编码，经过复制遗传给子 代，并通过转录和翻译确保生命活动中所需的各种RNA和蛋白质在细胞内有序合成。 基因组（genome）是指来自一个生物体的一整套遗传物质。 对真核生物而言，基因组是指一个生物体的染色体所包含的基因组是指一个生物体的染色体所包含的
2、全部全部DNA。 中心法则 核酸中的碱基 3 基因测序技术简介 方法厂家平台读长（bp）通量/run 运行时间特点 第一代测 序 技 术 （ Sanger 测序） DNA双脱氧 链终止法 Applied Biosystems （ 被 Life technologi es收购） ABI 3730xl 600-100060 kb2 h 通量小，费时， 价格昂贵，准确 率高，读长长， 适合特定片段的 基因测序，可用 于检验NGS的de novo测序。 DNA测序技术是分子生物学研究中最常用的技术，以应用DNA双脱氧链终止法 的Sanger测序为代表的第一代测序技术，在分子生物学研究领域发挥过重要的作
3、 用。如人类基因组计划的完成就是基于第一代测序技术如人类基因组计划的完成就是基于第一代测序技术。 目前，ABI3730系列全自动测序仪仍然被广泛使用，它不会很快消失它不会很快消失，而是与而是与 新的若干代测序仪并存新的若干代测序仪并存。 第一代测序技术 4 第二代测序技术（Next Generation Sequencing，NGS） 技术原理都各不相同技术原理都各不相同，最主要的特征是高通量最主要的特征是高通量，测序时间和成本都显著降低 方法厂家平台读长（bp） 通量/run 运行时间 特点 第 二 代 测 序技术 焦磷酸测序 454 Life Sciences （被Roche收购） GS2
4、0,GS FLX, GS FLX+ 700-1000500 Mb10 h 运行时间短。读长长，试 剂价格昂贵，同源重复序 列错误率较高，适合复杂 基因组的从头测序。 小中型版本为GSJunior。 边合成边测序 Solexa（被 Illumina收购） GAIIx, HiSeq1000, HiSeq2000 2*100600 Gb10 days 读长短，通量高，成本小， 运行时间长。信息处理要 求高。 小中型版本为MiSeq。 边连接边测序 Applied Biosystems （ 被 Lifetechnologies 收购） SOLiD3, SOLiD4, SOLiD5500, SOLiD5
5、500xl 75150 Gb10 days 读长短，运行时间长，准 确率高。 小中型版本为PGM。 5 第第三三代测序技术（代测序技术（NextNext- -NextNext- -Generation SequencingGeneration Sequencing） 方法厂家平台读长（bp） 通量/run 运行时间 特点 第三代测序技 术 单分子实时测序 Pacific Biosciences PacBio RS 100010 Mb1 h 读长长，文库无需扩增，测 序速度快。 原始数据准确率低，有效反 应孔不足故通量低。 单分子测序 Helicos Biosciences Helicos He
6、liScope 3535 Gb/ 文库无需扩增，试剂消耗少。 读长短，通量低，原始数据 准确率相对低，仪器价格昂 贵。 纳米孔测序技术 Oxford Nanopore Technologies / 读长长，文库无需扩增，测 序速度快，成本低。 芯片上纳米孔数目少，碱基 通过纳米孔速度难以控制。 第三代测序技术尚不成熟，第三代测序技术尚不成熟，已经商业化的只有两个。 6 测序技术的生命周期测序技术的生命周期 第一代：Sanger技术已经使用了超过30年，相当成熟，受限于技术本身，正在逐渐萎 缩。 第二代：NGS平台正在快速成熟，2005年后开始飞速发展，新版本和小型化仪器使 NGS保持着高增速。
7、 第三代测序技术正处于孵育期，未来潜力巨大。 对比Sanger的装机量，NGS还有很大潜力。 7 各个测序平台表现比较 8 测序仪价格与试剂成本比较 9 1997年，ABI 3730xl测序仪达到60000 bp/day 2005年，Roche/454的GA达到1 Gb/day 2011年，Illumina的HiSeq2000v3达到60 Gb/day 测序通量日新月异测序通量日新月异 10 人类基因组测序成本大幅下降人类基因组测序成本大幅下降 第一个人类基因组草图花费3亿美元，耗时13年。 2005年，花费大约1500万美元完成人基因组测序。 2008年，使用Illumina GA花费大约5
8、5万美元。 2011年底，花费降为4500-7000美元。 预计2015年，花费将降为1000美元 。 11 每花费1美元所能测序的碱基对数量随着技术进步快速增长 12 NIH大幅增加了测序相关的支持大幅增加了测序相关的支持 大力支持研发先进的测序技术 大力支持基因测序相关的研究（基因组测序、医学、微生物、农业） 基因测序行业概况 13 14 华大科技属于基因测序服务商华大科技属于基因测序服务商 行业结构与技术带来的行业变化行业结构与技术带来的行业变化 1990-2005年，Sanger技术占据统治地位，ABI一家独大，行业增速平稳。 2005年后，随着NGS的出现，大量的新技术与公司涌入，各
9、种测序需求被释放， 用户增加，购买需求增强，行业增速迅速提高，行业发生了根本的改变。 15 NGS仪器竞争格局仪器竞争格局 Illumina是整个市场的领导者，建立起了用户更换平台的屏障。 Life Technologies专注于高准确率平台。 Roche-454则强调长读序列的优势。 16 基因测序仪的终端用户基因测序仪的终端用户 华大科技属于大型测序中心华大科技属于大型测序中心 17 数量少，规模大，从事大量的测序业务 最早使用新一代测序技术，已经由Sanger过渡到NGS 拥有多种测序技术平台和多样化的测序服务能力 有大量的专家、测序仪和强大的数据分析能力 大型测序中心的特点大型测序中心
10、的特点 18 BGI, an early participant in the Human Genome Project, is the leading genome center in terms of installed NGS instrument base. BGI acquired a large number of Illumina sequencers in 2010, which are being used for several large-scale sequencing projects, including the Panda Genome Project and 1
11、,000 Genomes Project. The sequencing instruments enable BGI to assume a leadership position in sequencing services in the rapidly growing Chinese market. In 2010, as part of its sequencing strategy, BGI launched sequencing service business on a global basis. BCC research 19 华大大幅增加了NGS平台，购买量已经影响到了测序平
12、台的市场份额 华大形成了多种测序平台的组合，这也是大型测序中心的趋势特点 20 基因测序行业的未来发展基因测序行业的未来发展 测序服务市场是基因测序市场中发展最快，也是未来规模最大的部分。测序服务市场是基因测序市场中发展最快，也是未来规模最大的部分。 高增长率是因为测序要求的外包趋势，因为自建测序平台花费大量人力、财力和高增长率是因为测序要求的外包趋势，因为自建测序平台花费大量人力、财力和 IT成本，缺乏灵活性。成本，缺乏灵活性。 21 临床基因测序和诊断应用于癌症、遗传疾病、免疫性疾病等，潜力大。临床基因测序和诊断应用于癌症、遗传疾病、免疫性疾病等，潜力大。 面向科研院所、制药企业的科研需求
13、仍然相当重要，面向科研院所、制药企业的科研需求仍然相当重要，NGS技术的进步释放了基因技术的进步释放了基因 测序的需求测序的需求 直接面向个人消费者的测序服务规模非常小，但是有较好的潜力，适合患有家族直接面向个人消费者的测序服务规模非常小，但是有较好的潜力，适合患有家族 病和对自身基因感兴趣的个人。病和对自身基因感兴趣的个人。 应用领域包括了农业、法医鉴证、微生物等等。应用领域包括了农业、法医鉴证、微生物等等。 基因测序服务的终端用户概况基因测序服务的终端用户概况 22 基因测序服务市场测序对象概况基因测序服务市场测序对象概况 RNA测序与蛋白质表达相关，面向蛋白质组学，基数较小，增速最快。测
14、序与蛋白质表达相关，面向蛋白质组学，基数较小，增速最快。 全基因组测序与基因变异和疾病直接相关，提供了最大的信息量，将成为基因分全基因组测序与基因变异和疾病直接相关，提供了最大的信息量，将成为基因分 析的标准手段，增速较大。析的标准手段，增速较大。 目标基因与外显子测序具有针对性，关注的是特定的基因，而且性价比高，增速目标基因与外显子测序具有针对性，关注的是特定的基因，而且性价比高，增速 较大。较大。 基因甲基化和染色质免疫共沉淀测序是较新的应用，正在普及。基因甲基化和染色质免疫共沉淀测序是较新的应用，正在普及。 23 Sanger测序仪由于自身固有的技术限制，市场规模将逐渐萎缩。测序仪由于自
15、身固有的技术限制，市场规模将逐渐萎缩。 NGS测序仪则保持稳定增长，逐渐普及。测序仪则保持稳定增长，逐渐普及。 第三代测序仪目前处于萌芽期，将来会贡献一定市场规模第三代测序仪目前处于萌芽期，将来会贡献一定市场规模 基因测序平台的发展趋势基因测序平台的发展趋势 24 欧美仍然占据基因测序整体市场的主导地位欧美仍然占据基因测序整体市场的主导地位 亚太地区的快速增长主要依靠中国、印度亚太地区的快速增长主要依靠中国、印度 测序服务子行业在各地区都有很高增速测序服务子行业在各地区都有很高增速 基因测序市场的地区情况基因测序市场的地区情况 政策具体内容 “十二五”生 物技术发展规 划 四、重点任务 （二）
16、突破一批核心关键技术 1、“组学”技术 以开发新一代测序技术为我国生物技术实现跨越发展的突破口以开发新一代测序技术为我国生物技术实现跨越发展的突破口，带动基因组技术带动基因组技术、 转录组技术转录组技术、蛋白质组技术蛋白质组技术、代谢组技术代谢组技术、表观遗传组技术表观遗传组技术、结构基因组技术结构基因组技术等 各类组学研究技术的快速发展，研发高通量生物医学数据分析与文本挖掘技术研发高通量生物医学数据分析与文本挖掘技术， 高通量样品分析技术高通量样品分析技术、微量样品提取和放大微量样品提取和放大技术、海量数据分析技术等海量数据分析技术等，加快组 学技术与生物信息技术在疾病防控、临床诊治和生物制造、品种创制、新药开发等 领域的应用。 2、合成生物学技术 发展高通量发展高通量、低成本低成本DNA合成技术和基因片段高效组装技术合成技术和基因片段高效组装技术，蛋白质结构功能的 分析、定向设计与合成技术，标准化生物元件与功能模块的构建技术， 3、生物信息技术 研究开
