Mardis博士访谈：下一代测序技术在临床上应用

随着新一代测序技术快速发展以及其在临床中的大量使用，人们将见证个体化医疗的到来。对此，华盛顿大学基因组研究所的Elaine Mardis博士分享了她对下一代测序技术的看法，如：当前应用、面临挑战以及前景预测。



问：是什么激起您对下一代测序由衷的热爱？

在俄克拉何马大学，我本科的专业是动物学，具备基础化学、生物学和数学的背景，这有助于我继续从事博士阶段的研究，而博士期间我的导师是Puce Roe，他于1980年在英国Fred Sanger实验室学习了Sanger测序法。

因此，我的学术氛围被DNA测序知识所包围，而改进测序流程和测序技术是我整个职业生涯所要做的。作为Puce的一位实习生，我很快接触了DNA测序学科，并在20世纪80年代后期当Applied Biosystems公司推出最早的荧光测序系统之后，我们开始尝试让测序反应更好地兼容于测序仪器。这是一个令参与者感兴趣的研究环境，因为他们在当时可灵活地接触到实验的各个方面，而目前许多试剂和试剂盒是保密的。

新一代测序（NGS）方法来自之前的荧光凝胶平板和荧光毛细管电泳实验方法，这些早期实验方法已测序过人类、小鼠和其它物种的基因组序列。自2005年以来，我所在的研究小组将重心放在下一代测序以及围绕着测序仪进行应用开发，确实也促进了在这里开展的国家人类基因组研究所资助的研究工作。

问：您的研究重点放在与肿瘤医疗相关的下一代测序，您怎样看待下一代测序对肿瘤医疗的重要性？

这方面的重要意义会不断加强。下一代测序技术让我们具有生成广泛数据的巨大优势，并在短期内可供我们使用。整合后的遗传信息对于肿瘤患者和肿瘤学都很关键，在短期内获得的信息可让他们作出最有利于疾病治疗的决定。

对大量遗传数据（来自下一代测序仪）的及时分析，是我们在肿瘤治疗中面对的最大的、最重要的障碍。具有优势的下一代测序技术将带来令人难以置信的计算需求，以对遗传数据进行整理分析以及提供医学线索。

下一代测序的一个角色是监视病人，因此肿瘤患者在接受治疗过程中需要下一代测序的次数不再是一次。肿瘤患者的基因组学信息可提供治疗的参看信息，因此对于复发性肿瘤患者需要进行多次取样，以了解基因组改变情况并根据病情选取新的治疗方案。如果我们的目标实现了，在现代分子病理学中下一代测序将成为研究疾病表征和疾病监控的重点。

问：你是如何看待疾病监视影响病人医疗？

医生在监视过程中发现血液循环中的标记物（通常称为液体活检），从而发现那些将肿瘤细胞释放入血液的许多肿瘤类型（并非全部）。血液循环中的大量肿瘤细胞在凋亡过程中会释放出DNA，对其进行监视可评估治疗效果。例如，通过测序那些移除的肿瘤组织，研究人员可识别一些关键的标记物（仅仅对于该肿瘤类型具有高度特异性），待到病人接受治疗后，他们定期取样血液并利用下一代测序进行评估，如果血液中的肿瘤DNA含量在一段时期内下降，说明疗效是明显的。

检测方法要非常灵敏，这是因为血液中的肿瘤DNA含量不是太高，不过大多数肿瘤类型都会往血液中释放肿瘤DNA。

DNA监视的另一个用途是观察治疗失败（肿瘤DNA含量升高或保存不变），以促使医生利用下一代测序这一更加准确的方法去监视病人对特定疗法的反应。

问：我们应期待怎样的NGS新技术，以及它们在临床应用中所要克服什么障碍？

在人类基因组的下一代测序方面，不算太长的读长一直是悬而未决的问题，我们目前使用的大多数测序技术（针对人类基因组）都是短读长技术，人们有理由期待来自不同设备的更长的读长技术，后者将让我们有能力组装新测序的人类基因组，而非仅仅将短读长与参照基因组进行比对。

另一个障碍是基因组测序的准确度和覆盖面，最大的担忧——尤其在临床领域——是假阴性，如“您遗漏了哪些信息？”以及“这些遗漏的信息是否很重要？”当然，假阳性也是令人担忧的，不过我们有能力对此进行验证，利用不同的技术和方法去检验相同的位点是否被修改，这让我们对下一代测序结果分析的真实性具有信心。随着方法不断改进，读长和精度都会不断提高，研究人员能更好地解决假阴性问题。

问：您认为下一代测序还需多久能成为常规的临床测试？

在肿瘤医疗的特定领域，我认为未来2年下一代测序因具有明确的化疗应用而变得日益普及。当观察家庭时，尤其对那些具有异常子女的家庭，下一代测序会取得一些成就。此外，还不算常规应用的下一代测序正在拓展其应用途径，尤其对于那些传统诊断方法无法检测的机体异常。

也许在未来10年，随着我们更好地理解基因组以及测序仪和方法不断改进，基因组测序将来像目前Apgar评分和血液检测一样变成孩子的常规检测项，每个孩子都有已测通的基因组序列，这将提供一个检测他们疾病易感性以及成人后健康预测的基础指标。







来源：生物探索