2015年12月4日，10XGenomics公司技术人员Joseph Aman应邀访问诺禾致源北京总部，并对GemCode 平台的原理、优势及应用进行了详细介绍。

被誉为测序黑马的10X Genomics公司今年2月在基因组生物学技术进展大会（AGBT）上推出GemCode平台，引起业界广泛关注。今年下半年10X Genomics公司已经启动全球发售计划，期待不久的将来GemCode平台的表现能匹配其产品定位——改变测序的定义，弥补二代测序技术的不足，真正实现“短读取策略获取长片段信息”这一革命性的跨越。

测序技术发展趋势

以Illumina HiSeq测序仪为代表的二代测序技术是将基因组DNA打断成小片段再进行测序，通过生物信息学手段将读取的小片段序列进行组装，而对于已经具备参考基因组的物种，则直接与参考基因组比对检测变异信息。由于此项技术在测序前将基因组DNA随机打断成小片段，根据测序仪的读取策略，每条测序序列的读取长度仅有100300bp，无法辨别读取的序列信息是否来源于相同的DNA模版链，因此不利于单倍体分型（发生突变的遗传信息来源于亲本哪一方），对于结构变异（大片段DNA插入、缺失等变异）的鉴定也存在误差。

利用测序得到的碱基排列信息还原基因组真实突变情况是测序研究的终极目标，将这一过程想象成拼图游戏，读取的遗传序列信息越长，每一块拼图越大，获得完整拼图原貌的难度越小，细节越接近拼图的原图，这也解释了为什么测序技术的发展趋势是获取大片段、长reads碱基序列信息。三代单分子测序技术虽然可以直接对模版中的DNA分子进行测序，但是无与伦比的长读长伴随而来的是高测序错误率和昂贵的测序费用，制约了三代测序技术的应用和发展。

GemCode：短读取策略获取长片段信息

GemCode平台是一套条形码标注、追踪系统，由仪器、试剂、信息学分析软件共同组成。通过向传统文库构建的操作中引入了Barcode标签，以追溯测序读取的短序列信息的模版来源——携带同一Barcode标签的reads来源于相同的DNA模版链。构建好的文库除了携带特异性Barcode信息，还带有常规Illumina测序仪识别的接头序列及测序引物，GemCode平台仍须倚靠Illumina测序仪进行碱基识别读取。

GemCode技术的核心是利用微流控芯片对微量1ng基因组DNA进行精确分区，保证每个小的反应体系中仅有一条DNA模版链。每个小的反应体系（GEM，Gel Bead in Emulsion）含有特定相同的千万个拷贝的Barcode序列，不同GEM反应体系中的Barcode碱基组成并不相同。GemCode平台配套的数据分析软件将Barcode标记能力与短读取数据相结合，产生了独特的一类数据类型：Linked-Reads，利用Barcode标记信息将同一模版DNA来源的序列信息进行拼接，从而获得大片段遗传信息。

此项技术不仅可以用于全基因组测序，还可以用外显子组及目标区域测序，虽然目前发布的数据都来源于人类基因组研究，但是据10X Genomics公司的技术人员称，并没有官方文件限制Gemcode平台在其他物种基因组层面的研究。

GemCode仪器的售价为75000美元，耗材成本每个样本约为500美元。目前还没有技术能在如此低廉的投入下，快速准确地进行单倍体分型、结构变异检测及复杂基因组的de novo组装。

如需了解更多信息，可访问10X Genomics的网站：http://10xgenomics.com

文案：王悦（癌症基因组事业部）

编辑：贾红丽