高通量测序平台发展及在临床分子诊断中的应用与展望

　　核酸（DNA和RNA）测序技术的发展推动了医学对遗传病分子特征的认识。以揭示疾病分子特征为目的的高通量测序，即下一代测序（next generation sequencing，NGS）技术，已成为当前精准医学的重要组成部分。NGS以其高效、廉价等特点显示了在临床分子诊断应用中的技术优势，高通量测序为精准医疗提供了坚实的分子依据。

　　NGS发展的关健技术

　　自2000年人类基因组计划完成，测序技术得到了快速的发展。在美国ABI公司基于末端终止法的第一代测序基础上，各大公司相继推出了不同的NGS测序平台。

　　2004年，美国生命科学公司推出基于焦磷酸测序方法的第1台NGS仪。2006年，Illumina公司推出了基于边合成边测序的Solexa测序平台，该公司已经推出了多种型号的测序平台，如MiSeq、HiSeq、NextSeq等系列，其中MiSeq系列适合于小型基因组测序，HiSeq系列适用于大型基因组测序。2007年，美国应用生物系统公司也推出基于边合成边测序的SOLiD测序平台。该平台基于连接酶法，即利用DNA连接酶在连接过程之中测序，以4色荧光标记寡核苷酸的连接合成为基础，测序准确性得以提高。

　　随着NGS技术标准化和规范化不断完善，其已广泛应用于常规临床实践，应用领域包括无创产前检测（noninvasive prenatal test，NIPT）和胚胎植入前遗传学筛查（preimplantation genetic screening，PGS）和胚胎植入前遗传学诊断（preimplantation genetic diagnosis，PGD）、遗传病、肿瘤和药物基因组等。

　　国家食品药品监督管理总局（CFDA）于2014年11月批准首个用于胎儿染色体非整倍体检测的NGS诊断试剂盒，并成为临床应用最为成熟的NGS检测试剂盒。2015年1月我国正式启动"辅助生殖机构开展高通量基因测序植入前胚胎遗传学诊断临床应用试点工作"，为NGS应用于PGS/PGD提供了依据，前者通过确保具有更高植入机会并导致活产的整倍体胚胎的转移来提高体外受精的成功率，后者能够识别具有特定致病突变和未受影响的植入胚胎。PGS/PGD优点在于能够利用单一平台实现单基因病和染色体异常分析。

　　NGS已经被广泛应用于遗传性疾病的检测，如心血管遗传病、眼部遗传病和线粒体疾病等。随着检测费用降低和基因解读能力提高，NGS应用于遗传病特别是罕见病，已由靶基因组合测序（target sequencing）向全基因外显子测序（whole exome sequencing，WES）和全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）转变。当靶基因组合测序不能满足临床需求时，应该选择WES或者WGS，随着测序成本进一步下降，WGS甚至有可能完全取代WES和其他涉及选择性捕获目标序列的技术。