第一代基因测序技术(以 Sanger 法为代表)的准确率高达 99.999%、读长可达 1000bp,且基本适用于所有突变类型,因此在单基因病的基因诊断与产前诊断中仍被广泛采用。它之所以不可替代,核心原因在于:其单片段读取的高准确度与对已知/未知突变的普适性,恰好匹配临床确诊与验证环节对结果可靠性的要求;而通量小、依赖 PCR 扩增、自动化程度低、成本高等特点,则使其让位于高通量测序在大规模全基因组层面的应用。
为什么准确率与读长决定了它的临床地位
第一代测序的突出优势集中在结果质量上:假条带出现减少、结果更清楚,读取长度较长,且因掺入同位素标记的三磷酸,末端终止法可测更小序列的核苷酸链。这些特性使其基本适用于所有突变类型,准确率几乎 100%。在单基因病的基因诊断和产前诊断中,这类对单点、单片段结果高度敏感的场景,正是其价值所在。
产业链视角:上游试剂与设备是核心壁垒
从产业链看,第一代测序的落地依赖两个上游环节:一是 PCR 扩增试剂,因为该技术离不开 PCR 扩增,且只能分析单个 DNA 片段;二是毛细管电泳等配套检测设备。中游为测序服务与数据分析,下游则集中于单基因病诊断和产前诊断等临床场景。上游的聚合酶与电泳设备,构成了这一技术路线的核心壁垒。
为何在全基因组测序中被替代
第一代测序的短板同样明确:通量小,不能进行基因组层面的分析;自动化程度低,检测速度慢,对某些需要快速检测的疾病不适合;成本高,不适用于大规模测序。相比之下,高通量测序可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定,并在成本上以“超摩尔定律”的速度下行。因此,在全基因组大规模测序领域,第一代技术被高通量测序取代;但在临床确诊与结果验证环节,其高准确度仍不可替代。
常见问题
第一代测序和 Sanger 测序是一回事吗?
第一代 DNA 测序技术指 1975 年由桑格和考尔森开创的链终止法,以及 1976—1977 年由马克西姆和吉尔伯特发明的化学法。Sanger 所使用的双脱氧链终止法即链终止法,是其中最具代表性的一条技术路线。
既然准确率几乎 100%,为什么不做全基因组测序?
因为它离不开 PCR 扩增,且只能分析单个 DNA 片段,通量小,无法进行基因组层面的分析,同时自动化程度低、成本高,不适用于大规模测序。全基因组层面的工作,由可并行读取海量片段的高通量测序承担。
它在临床上主要用在哪里?
主要集中于单基因病的基因诊断和产前诊断。其可用于未知或已知突变的检测,更容易实行,且基本适用于所有突变类型,因此在需要高可靠结果的确认环节被广泛采用。