基因测序单分子技术的读长最长可达2.4M(即240万碱基),这一长读长优势在复杂单基因病分子诊断、基因组重复序列区域解析以及结构变异检测等临床场景中需求最为迫切。其中,以地中海贫血为代表的复杂单基因病,因其致病基因区域存在高度同源和复杂重组,正是长读长测序发挥不可替代作用的核心领域。

长读长为何在临床中不可替代

二代测序(短读长)的原理是把DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取,再用算法还原。这种“切碎再拼”的方式,在面对基因组中常见的重复序列时容易出错——好比把一首歌切成三个字的片段再复原,遇到反复出现的段落时,算法很容易忽略或拼错。而单分子测序技术无需PCR扩增,可以从头到尾直接读取完整序列,从根本上绕开了重复序列区域的组装难题。

这一技术优势已获得国际学界认可。2023年初,国际顶级期刊Nature Methods将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,并评价“Long-read sequencing is the future”。此前,端粒到端粒联盟(T2T)利用长读长技术完成了首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前无法测通的最后8%,三代测序在其中起到了不可替代的作用。

临床转化:复杂单基因病诊断先行

在产业端,三代测序的临床应用转化正在提速。据贝瑞基因官网信息,截至2022年底,其累计服务三代测序检测样本量突破10万人份,服务终端客户超过1500家。这一规模化应用得到了检验医学顶级国际期刊CLINICAL CHEMISTRY的关注,该刊专门发表编辑部文章,认为“三代测序技术为复杂单基因病的分子诊断带来了全新机遇,拥有巨大价值及广阔前景”。

复杂单基因病(如地中海贫血)之所以需要长读长,是因为其致病区域常涉及大片段缺失、插入、倒位及基因融合等结构变异,短读长测序难以精准跨越这些复杂区域,容易导致漏检或误判。长读长测序凭借单分子从头读到尾的能力,可以完整覆盖致病区域,直接检测出结构变异的具体类型和断裂点。

常见问题

长读长测序和短读长测序的主要区别是什么?

短读长测序将DNA切成不超过200BP的片段读取后靠算法还原,面对重复序列区域容易丢失或拼错信息;长读长测序无需扩增、从头读到尾,能完整跨越重复序列和复杂结构区域。两者的关系好比“把一首歌切成三字片段再复原”与“从头唱到尾”的区别。

哪些临床场景最需要长读长测序?

最需要长读长优势的场景包括:复杂单基因病(如地中海贫血)的分子诊断、基因组中重复序列区域的精准解析、以及结构变异(大片段缺失、插入、倒位等)的检测。这些场景的共同特点是基因组区域复杂、短读长难以完整覆盖,长读长测序具有不可替代的检测价值。

三代测序的准确率如何?

单分子测序技术的特点是不需要PCR扩增,可直接对单条DNA分子进行测序,读长最长可达2.4M。需要说明的是,官方资料指出三代测序目前准确率仍有一定局限,但其在长读长覆盖复杂区域方面的独特优势,使其在特定临床场景中具有不可替代的价值。具体检测性能建议以临床实际验证结果为准。

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