問:是什么激起您對下一代測序由衷的熱愛?
在俄克拉何馬大學,我本科的專業(yè)是動物學,具備基礎化學、生物學和數(shù)學的背景,這有助于我繼續(xù)從事博士階段的研究,而博士期間我的導師是Puce Roe,他于1980年在英國Fred Sanger實驗室學習了Sanger測序法。
因此,我的學術(shù)氛圍被DNA測序知識所包圍,而改進測序流程和測序技術(shù)是我整個職業(yè)生涯所要做的。作為Puce的一位實習生,我很快接觸了DNA測序?qū)W科,并在20世紀80年代后期當Applied Biosystems公司推出最早的熒光測序系統(tǒng)之后,我們開始嘗試讓測序反應更好地兼容于測序儀器。這是一個令參與者感興趣的研究環(huán)境,因為他們在當時可靈活地接觸到實驗的各個方面,而目前許多試劑和試劑盒是保密的。
新一代測序(NGS)方法來自之前的熒光凝膠平板和熒光毛細管電泳實驗方法,這些早期實驗方法已測序過人類、小鼠和其它物種的基因組序列。自2005年以來,我所在的研究小組將重心放在下一代測序以及圍繞著測序儀進行應用開發(fā),確實也促進了在這里開展的國家人類基因組研究所資助的研究工作。
問:您的研究重點放在與腫瘤醫(yī)療相關的下一代測序,您怎樣看待下一代測序?qū)δ[瘤醫(yī)療的重要性?
這方面的重要意義會不斷加強。下一代測序技術(shù)讓我們具有生成廣泛數(shù)據(jù)的巨大優(yōu)勢,并在短期內(nèi)可供我們使用。整合后的遺傳信息對于腫瘤患者和腫瘤學都很關鍵,在短期內(nèi)獲得的信息可讓他們作出最有利于疾病治療的決定。
對大量遺傳數(shù)據(jù)(來自下一代測序儀)的及時分析,是我們在腫瘤治療中面對的最大的、最重要的障礙。具有優(yōu)勢的下一代測序技術(shù)將帶來令人難以置信的計算需求,以對遺傳數(shù)據(jù)進行整理分析以及提供醫(yī)學線索。
下一代測序的一個角色是監(jiān)視病人,因此腫瘤患者在接受治療過程中需要下一代測序的次數(shù)不再是一次。腫瘤患者的基因組學信息可提供治療的參看信息,因此對于復發(fā)性腫瘤患者需要進行多次取樣,以了解基因組改變情況并根據(jù)病情選取新的治療方案。如果我們的目標實現(xiàn)了,在現(xiàn)代分子病理學中下一代測序?qū)⒊蔀檠芯考膊”碚骱图膊”O(jiān)控的重點。
問:你是如何看待疾病監(jiān)視影響病人醫(yī)療?
醫(yī)生在監(jiān)視過程中發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)中的標記物(通常稱為液體活檢),從而發(fā)現(xiàn)那些將腫瘤細胞釋放入血液的許多腫瘤類型(并非全部)。血液循環(huán)中的大量腫瘤細胞在凋亡過程中會釋放出DNA,對其進行監(jiān)視可評估治療效果。例如,通過測序那些移除的腫瘤組織,研究人員可識別一些關鍵的標記物(僅僅對于該腫瘤類型具有高度特異性),待到病人接受治療后,他們定期取樣血液并利用下一代測序進行評估,如果血液中的腫瘤DNA含量在一段時期內(nèi)下降,說明療效是明顯的。
檢測方法要非常靈敏,這是因為血液中的腫瘤DNA含量不是太高,不過大多數(shù)腫瘤類型都會往血液中釋放腫瘤DNA。
DNA監(jiān)視的另一個用途是觀察治療失?。[瘤DNA含量升高或保存不變),以促使醫(yī)生利用下一代測序這一更加準確的方法去監(jiān)視病人對特定療法的反應。
問:我們應期待怎樣的NGS新技術(shù),以及它們在臨床應用中所要克服什么障礙?
在人類基因組的下一代測序方面,不算太長的讀長一直是懸而未決的問題,我們目前使用的大多數(shù)測序技術(shù)(針對人類基因組)都是短讀長技術(shù),人們有理由期待來自不同設備的更長的讀長技術(shù),后者將讓我們有能力組裝新測序的人類基因組,而非僅僅將短讀長與參照基因組進行比對。
另一個障礙是基因組測序的準確度和覆蓋面,最大的擔憂——尤其在臨床領域——是假陰性,如“您遺漏了哪些信息?”以及“這些遺漏的信息是否很重要?”當然,假陽性也是令人擔憂的,不過我們有能力對此進行驗證,利用不同的技術(shù)和方法去檢驗相同的位點是否被修改,這讓我們對下一代測序結(jié)果分析的真實性具有信心。隨著方法不斷改進,讀長和精度都會不斷提高,研究人員能更好地解決假陰性問題。
問:您認為下一代測序還需多久能成為常規(guī)的臨床測試?
在腫瘤醫(yī)療的特定領域,我認為未來2年下一代測序因具有明確的化療應用而變得日益普及。當觀察家庭時,尤其對那些具有異常子女的家庭,下一代測序會取得一些成就。此外,還不算常規(guī)應用的下一代測序正在拓展其應用途徑,尤其對于那些傳統(tǒng)診斷方法無法檢測的機體異常。
也許在未來10年,隨著我們更好地理解基因組以及測序儀和方法不斷改進,基因組測序?qū)硐衲壳癆pgar評分和血液檢測一樣變成孩子的常規(guī)檢測項,每個孩子都有已測通的基因組序列,這將提供一個檢測他們疾病易感性以及成人后健康預測的基礎指標。