6 2016年1月19日星期二Tel：（010）62580722 前沿 FRONTIER 执行主编：赵广立编辑：李勤校对：么辰E-mail押glzhao＠ 如果说二代测序的使命是使成本降低到1000美元/基因组的话，那么三代测序的使命就是使成本降低到100美元/基因组，进一步促进测序发展为临床的常规检测技术，在临床诊疗上发挥更大的作用。
单分子测序：基因测序不再遥不可及 姻本报记者赵广立 在年初的an健康医疗大会上，美国基因测序公司Illumina宣布将创建一个新公司———Grail，致力于开发一种不超过1000美元的血液检测，用于多类型癌症的早期筛查。
这种肿瘤DNA测序的主要目的是在无症状的个体中诊断各种各样的癌症，从而实现提前预防或治疗。
随着技术的不断进步，基因测序的成本正变得越来越“亲民”。
不过，人们认为1000美元仍然不能使基因测序成为一个“飞入寻常百姓家”的临床诊断价格，人们的下一个目标是100美元。
“如果说二代测序的使命是使成本降低到1000美元/基因组的话，那么三代测序的使命就是使成本降低到100美元/基因组，进一步促进测序发展为临床的常规检测技术，在临床诊疗上发挥更大的作用。
”南方科技大学副教授、深圳市瀚海基因生物科技有限公司（以下简称“瀚海基因”）创始人兼CEO贺建奎告诉《中国科学报》记者，随着第三代测序技术（即“单分子测序技术”）的发展，人们距离这个目标正越来越近。
第三代测序更易临床推广 在世界范围内，基因测序仪一度被几家主要的公司所垄断，著名的测序公司有Illumina、LifeTech、罗氏（Roche）、太平洋生物等，我国99%以上的测序仪和试剂都依赖于进口。
而在单分子测序方面，此前也仅有美国和英国推出了第三代测序仪。
“业界对第三代测序仪非常关注。
太平洋生物于2014年推出一款小型化的单分子测序仪Sequel，在短短一个月的时间内，他们公司股价就上涨了一倍。
”瀚海基因化学部总监高雁介绍说，在临床应用方面，第三代测序仪有着比二代测序仪更大的优势。
“二代测序需要一个比较复杂的样品制备过程，同时为了建库，还需要匹配十余台设备，光这些设备就需要一百多万元。
”高雁告诉《中国科学报》记者，二代测序技术很难在医院推广———医生并不愿意进行烦琐的、需要相对专业水平的样品制备等操作，他们更期待一键式、自动化的操作仪器：待测样品放进去，自动运行，隔天之后就得到一个非常直接的报告，而不是将测序结果交由第三方的生物信息学的专业人员进行分析，再给医生反馈。
1000美元仍然不能使基因测序成为一个“飞入寻常百姓家”的临床诊断价格，下一个目标是100美元。
图片来源：昵图网 贺建奎认为，相比二代测序，第三代测序技术在临床上的应用有明显优势：第三代测序技术不需要PCR扩增，可直接对单个分子进行测序；样品制备简单，测序成本进一步降低；可直接读取RNA的序列和包括甲基化在内的DNA修饰。
这些优势可以大大改善临床基因测序的成本、速度和质量。
瀚海基因2014年5月份立项，致力于开发一款面向临床应用、可供医生直接使用的第三代基因测序仪。
2015年10月底，瀚海基因率先在国内研发出第三代测序仪的原理样机“GenoCare”，引起了国内外的广泛关注。
贺建奎预计，工程样机将于2016年下半年制成。
精准医疗的入口 基因测序作为精准医疗的重要一环，随着技术的进步以及成本的下降，近年来发展迅速。
精准医疗主要包括精准诊断和精准治疗两 部分。
作为精准诊断的关键，基因测序已成为当仁不让的精准医疗的入口。
如今，医疗部门通过基因测序及分析技术对病人分子层面信息进行收集，再利用生物信息学分析工具对所有信息进行整合并分析，医生可以早期预测疾病的发生、可能的发展方向和疾病可能的结局，以帮助作出诊断。
贺建奎介绍说，目前，单分子测序平台可以广泛应用于无创产前诊断、肿瘤早期无创诊断、胚胎植入前遗传学筛查、病原体检测和遗传病基因变异检测等。
“已有文献报道证明，对唐氏综合征的筛查，单分子测序技术比Illumina测序技术对检测21号染色体异常更为灵敏。
”高雁告诉记者，他们的实验设计还显示，单分子测序能够检测到3%的低频突变。
对于病患而言，如果切除癌症的肿瘤组织，其中大概只有40%是真正的癌症组织，其余60%则是正常的血管等组织。
而在40%的癌症组织 中，大约只有50%发生了癌细胞突变，另外一半正常。
这样算下来，需要真正检测的有突变的癌症细胞只占所要切除的癌症组织的20%左右。
“我们研究团队将靶向基因捕获和测序融合在一步完成，实现了单分子靶向测序。
经过实验设计，证实了可以检测到3%低频突变。
所以我们认为，这个原理将来有可能用到癌症的早期检测。
”高雁说。
此外，贺建奎告诉记者，对于诸如埃博拉等重大暴发性传染病的应用领域，第三代或第四代（纳米孔分子测序）测序技术的应用，更是能够第一时间让病毒现出原形，从而为重大传染病防控提供科学依据。
“测序技术不能仅仅用于科研，更要用于临床，这样才拥有更广阔的市场和更长久的生命力。
”高雁说。
并非取代二代测序 尽管第三代测序技术优势多多，但并不意味着单分子测序无所不能，也并非毫无瑕疵。
贺建奎告诉记者，目前第三代测序并不能取代二代测序，而是作为对其的一种补充共同发展。
“单分子测序有通量限制，普遍不如二代测序仪高。
这限定了其在全基因组测序方面‘拼’不过二代测序仪。
”贺建奎说，单分子测序仪并不适合独立做全基因组测序，更适于针对有限的、个性化的、目标性的应用。
此外，第三代测序仪尽管节省了人力和物料成本，但它的硬件成本还相对较高。
贺建奎举例说，太平洋生物公司一款单分子测序仪的成本约为150万美元，其最新版本尽管降低了1/3的成本，其“身价”仍令人咋舌。
“总体来讲，第三代测序仪还处于起步的发展阶段，仍有未知的空间等待进一步探索。
比如三代测序仪提供了一个强大功能，它或能发现潜在遗传信息。
”贺建奎说，基因测序技术作为生物大产业的金字塔顶尖的技术，需要国家大力支持。
“三代测序技术的发展需要国家像支持国产CPU、国产大飞机那样的力度去支持。
”贺建奎认为，基因测序技术涉及多学科领域的交叉，这一行业的快速发展，势必带来光学、表面化学等工业品质的提升，这些方面的共同进步最终将推动“中国制造”走向“中国创造”。
本报讯人类将如何在晚年真正保持健康？机器视觉是什么？宇宙未来的命运是什么？生命科学认知的极限在哪里……1月17日，这些前沿话题出现在了未来论坛2016年会上。
除了这些话题外，来自企业界的“大佬”和学术界的“大师”对能够迸发前沿技术的最前端———“创新”这一话题做了深刻探讨。
“当一台无人车需要作一个选择，比如，向左走撞死一个小孩，向右走撞死一个老人，它怎么选择？这样的选择没有意义———连一个人都无法判断时，我们却要一个处于‘婴儿期’的无人车技术对它作出判断，这对它的要求太高了。
”百度公司创始人、董事长兼首席执行官李彦宏强调，“我相信中国不会有这样的要求，这就 未来论坛聚焦前沿创新 使得很多创新在中国能 够有更多试错的机会，我 们就有可能走在世界创新 的前列。
” 在李彦宏看来，还要把不同领域优秀 的企业家、科学家，各个领域的优秀人才 聚集起来，加深沟通，产生更多创新，才能 真正使中国成为一个引领创新的国家。
芝加哥大学教授何川指出，基础科学 上的创新效果要在很多年后才能看得见。
因此，所有人做的创新工作，在若干年后 回过头看时“很少是真正创新的工作”。
何 川说：“在基础科学领域中如何创新，这个 创新是什么，在政府、民间科学的层面至 关重要。
” 而中金公司总裁朱云来对创新的理 解是“首先要新，社会要进步”。
他指出，创 新是社会进步的一个根本性的标志。
第
二，是要“创出来，你要能做到”。
软银亚洲投资基金首席合伙人阎焱 认
为，资本力量、原创技术及教育是推动 创新的最重要的三股力量。
而在来自科学、经济、教育、艺术、政 治等各界精英畅谈如何创新之余，该年会 上物理学家杨振宁作为代表，宣布“未来 科学大奖”正式设立。
该奖项是由未来论坛创始理事自愿 出资、定向邀约其他个人和机构共同出资 的非官方、非营利、民间发起的科学奖项。
未来科学大奖设立生命科学大奖和物质 科学大奖，奖金各为
100万美元，以捐赠 款项授予前一年在这些领域对人类作出 重大贡献的华裔科学家。
该奖首期募集资 金100%由中国人出资，将于2017年首度 颁发。
（李勤） 酷技术 图片来源： 虚拟现实技术有望助肩膀康复 虚拟现实技术（VR）不仅能用于游戏、防洪抗灾、展示商品，它甚至有可能用于恢复健康！ 1月14日，据EurekAlert网站消息，欧洲的科学家们正在利用虚拟现实技术试图帮助人们进行肩膀康复。
该发明一期模型主要集中于两项运动：肩内收和外展，打开以及合拢手臂与躯干呈丁字型。
患者须扮成阻止进球的足球守门员，做出相应动作。
为了做出每次阻止进球的规范动作，患者可以看到自己的手的映像，但是看不到手臂的其他部分，这可以提升本体感觉的效果，这种感觉可以通知身体组织肌肉的位置。
研究人员表示，该发明的一期模型已在康 复中心投入应用，理疗师通过该发明可监控 患者所做的运动是否正确。
此外，预计通过 该发明每天至少可以减少20分钟的常规康 复运动。
研究人员还介绍，通过理疗师对该发明进 行的评估可以看出反响非常积极，普遍反映通 过该系统的运用患者关节移动性得到改善，并 增加了肌肉，恢复了力量。
即便现在该发明还 需要更多的投入以便最终实现商业化。
该系统 由多平台电玩引擎软件和两项新科技组成，包 括英特尔实感技术，即开发者最新推出的运动 传感器以及
OculusRiftDK2虚拟现实眼镜， 用户可以通过该眼镜观看程序并检查自己正 在做的运动。
（潘玉整理） 推进BRAF基因突变检测提高临床肿瘤诊疗水平 姻高莹莹 日前，在“中华医学会病理学分会第二十一次学术会议暨第五届中国病理年会”期间，中国医学科学院肿瘤医院病理科教授应建明分享了BRAF基因突变检测在甲状腺癌、结直肠癌等实体瘤鉴别诊断、治疗指导及预后管理方面的重要意义以及免疫组化BRAFV600E抗体检测方法的临床应用。
应建明表示：“在病理诊断中，BRAFV600E在多种肿瘤中均有表达，我们的研究及相关文献均表明，其对于多种肿瘤的预后管理、鉴别诊断及治疗等都有很好的临床价值，BRAF突变检测对肿瘤预后评估、靶向治疗等均意义重大。
” BRAFV600E突变检测助力结直肠癌的鉴别诊断、治疗指导和预后管理 根据世界卫生组织（WHO）数据，结直肠癌（CRC）位列男性常见恶性肿瘤第三位和女性常见恶性肿瘤第二位，约5%~15%结直肠癌会发生BRAF位点特异性突变，其中超过90%为BRAFV600E突变。
BRAFV600E可用于结直肠癌鉴别诊断。
BRAFV600E突变可排除林奇综合征（LS），指示为散发型结直肠癌（SCRC）。
BRAFV600E检测有效简化了LS诊断流程，采用错配修复基因（MMR）蛋白免疫组化染色法对疑似患者进行筛查。
若MMR蛋白表达正常，可排除LS；而MMR蛋白表达缺失的时，须具体分析MLH1、MSH2、MSH6及PMS2四种蛋白具体表达情况。
如MLH1缺失，则进行BRAF突变分析，若为V600E阳性预示很可能患有SCRC。
欧洲临床肿瘤协会（ESMO）和美国国立综合癌症网络（NCCN）指南建议，当MLH1基因缺失时，应检测BRAFV600E以排除SCRC。
BRAFV600E还可帮助临床医生进行CRC预后管理和指导治疗。
BRAFV600E突变导致CRC患者预后不良概率提升，预示着更低的总生存期，尤其对于晚期患者，V600E突变阳性预示预后非常差。
尽管尚存在争议，目前有限资料提示，V600E突变患者抗EGFR单抗治疗应答率明显低于BRAF野生型患者。
BRAFV600E检测有效辅助甲状腺癌诊疗及预后 作为最常见的内分泌恶性肿瘤，依据病理分型，甲状腺癌包括甲状腺乳头状癌（PTC）、甲状腺滤泡状腺癌（FTC）、甲状腺未分化癌（ATC）及甲状腺髓样癌（MTC），其中PTC占80%~90%，主要包括经典型、滤泡型和高细胞型等亚型。
BRAFV600E突变发生在40%~70%PTC中，而在FTC、MTC、嗜酸性细胞腺癌、腺瘤和良性甲状腺增生中极少发现，因此BRAFV600E可作为PTC临床鉴别诊断指标。
因BRAFV600E与PTC恶性特征具有相关性，与肿瘤大小等高风险特征呈正相关，可辅助PTC诊断。
在PTC诊断中，甲状腺细针穿刺活检（FNAB）单独诊断其敏感性仅为63.3%，而采用FNAB与BRAFV600E联合检测，敏感性可提升至80%。
美国甲状腺协会（ATA）管理指南建议，有甲状腺结节的患者在细胞学活检不确定时，建议使用分子标志物（如BRAF、RAS、RET/PTC等）进行辅助诊断。
BRAFV600E突变与PTC侵袭性及不良预后有关，可为PTC治疗提供参考。
术前检查PTC的BRAFV600E基因突变可辅助预测术后复发风险、指导手术切除范围及术后后继治疗。
在PTC预后方面，BRAFV600E突变长期预后差，预示着更差的碘摄入及更高的复发概率和病死率。
NCCN2014年第2版甲状腺癌指南指出，肿瘤的组织学类型、肿瘤大小、局部浸润及坏死、血管浸润以及BRAF基因突变状态和转移是影响预后的重要变量。
免疫组化BRAFV600E（VE1）抗体检测优化多项肿瘤诊断 近几年来，免疫组化技术（IHC）用特异性抗体VE1识别V600E突变蛋白来检测BRAF突变，与分子生物学检测Sanger测序法一致性达95%以上，兼具低成本和高效的优势，更适合作为初筛手段，正逐渐成为当前BRAF基因突变常用检测方法。
2015年10月第一届中美肿瘤诊断病理高 峰论坛期间，美国盖辛格健康系统机构（GeisingerHealthSystem）免疫组化实验室主任陈宗明分享了一项对比IHC染色与分子生物学检测方法研究，结果显示，2085例CRC患者中24%BRAFV600E突变为阳性，两种检测方法一致性高达95%~99%，且在验证研究中得到证实。
在结果报告方面，如染色确认阳性，无须跟进检测，如染色可疑或为阴性，须进行分子生物学检测。
陈宗明表示：“进行BRAFV600EIHC检测的关键在于确保检测质量。
以CRC诊断为例，BRAF特异性突变IHC检测能够通过IHC结果指导测序，一定程度上简化流程，具有更优的成本效益比。
建议将BRAFV600EIHC检测应用于LS、PTC等疾病筛查中，并定期评估其与分子生物学检测间的一致性，做好质评与质控。
” 2015年3月，Nature杂志ScientificReports子刊发表了一篇来自于中国医学科学院肿瘤医院应建明团队的研究，文章深入研究了Sanger测序、RT-PCR及IHC三种方法学在检测实体瘤BRAFV600E突变中的一致性。
该研究选取779名患者，覆盖611例结直肠癌、127例甲状腺癌及41例恶性黑色素瘤病例，使用罗氏诊断BRAFV600E（VE1）抗体，在VentanaBenchMark全自动染色平台进行IHC检测。
779例患者中，150例VE1染色阳性。
对349例患者又进行Sanger测序及RT-PCR（cobas4800）检测（包括150例VE1阳性病例）。
统计结果显示，IHC方法学灵敏度和特异性分别为100%和99%，可作为BRAF突变检测很好的初筛工具，并对预后和治疗方案提出指导。
作为率先用于体外诊断BRAF突变的即用型抗体，罗氏诊断BRAFV600E（VE1）抗体可联合OptiViewDABIHC检测试剂盒提供具有临床意义的突变检测，对检测多种肿瘤中单细胞水平BRAFV600E突变具有良好的敏感度和特异性。
与现有分子检测方法相比，BRAFV600E（VE1）抗体检测可缩短周转时间，一种检测即可适用于结直肠癌、甲状腺癌、毛细胞白血病与其他多种癌症中的BRAFV600E突变蛋白诊断，为解剖病理实验室提供快速准确的检测结果。