下一代测序技术与微阵列技术：谁更适合生物医学研究？

NGS系统和配套应用的不断成熟，诸如文库制备和数据分析工具，有助于推动基因组测序在科研圈内越来越流行。无论出于何种目的——更精确数据、更好分辨率、来自授予机构的压力或者是纯粹担心被前沿技术甩在后面，无容置疑的是对革新性测序技术（提供快速的、廉价的和精确的基因组信息）的需求从未有如此巨大。 NGS技术在经济和技术上已取得长足进步，并收获了自首次出现（约十年之前）以来不断增加的用户认可。随着人类基因组测序价格快速下降至1000多美元以及在市场中更便宜仪器受到热捧，NGS测序就连预算吃紧的项目都能承担得起。 引用NGS技术的大量期刊论文向芯片用户传达一个明确信息：NGS技术不再是新鲜事物，曾经还是一项成本过高、难以操控的技术，如今却是许多实验室的主流选择，它让研究人员生成比微阵列技术更完整、更准确的数据。下一代测序技术与微阵列技术在各领域的偏好性 微阵列技术业绩获得证实 NGS已取得巨大进步，人们为什么还使用微阵列技术？答案有很多原因。过去的近20年间，微阵列平台在实验室中有一个良好的记录。随着这一操作不断走向完善，研究人员越来越热衷于采用该技术并分析结果。一般而言，微阵列技术比NGS更易操作，不需要复杂的、高强度劳动的样本准备以及海量的数据分析。此外，微阵列技术在数据分析中可供选择的工具很多，不过通过使用主要方法就会得到统一的结果。与NGS测序成本相比，高通量的微阵列技术更经济划算，尤其当处理大规模样品时具有显著优势。 技术更替进程 由微芯片技术向NGS过渡的最佳时间是何时？在两种技术比较时应考虑哪些因素？当研究人员面临选择而感到困惑时，应注重考虑哪几个关键领域，如应用性成熟、单个样本成本和期望的输出结果。下面分别列举了在基因组学主要应用中的关键方面，如染色质免疫沉淀（几乎完全过渡）和细胞遗传学（过渡才刚刚开始）。 染色质免疫沉淀芯片 染色质免疫沉淀（ChIP）是首个将微阵列（ChiP-chip）过渡到测序（ChIP-SEQ）的技术，这是因为新的NGS技术可提供更好的峰分辨率。这项应用对测序平台的要求不高——仅需少量短读取片段，在NGS成本快速下降的推动下，技术过渡在短时期内完成。 基因表达 研究人员一直渴望在基因表达实验中利用NGS技术更详细地观察基因表达谱，因为出于“设计偏见”的微阵列仅能提供关于特定探针检测区域的结果，因此微阵列只不过是研究人员设计的数据库。相反，在没有先前知识约束下，各种RNA测序方法可覆盖转录谱的所有方面，以分析诸如新型转录、剪接体和非编码RNA等事项。尽管RNA测序具有技术优势，微阵列仍然流行的两个主要原因是：一，其作为基因组学工具长期以来被研究人员熟练使用，并在反复实验中验证了真实性；二，尽管NGS价格大幅下降，但是表达谱分析的阵列技术仍然较便宜并更容易处理大量样品，如成百上千个样品。 基因分型 在基因分型研究中，微阵列技术仍然被广泛采用，这是因为它们相比于NGS在成本上更为便宜，以及更有利于处理全基因组关联研究（GWAS）所需的上千份样品。不像基因表达那样，基于单核苷酸多态性的微阵列技术容易忽略掉设计偏差，不过，微阵列技术在SNP位点的检测数量上具有局限，这往往促使其更专注于比较常见的变异位点，而一些研究人员认为较低的次要等位基因频率（MAF）更应该值得关注。另一方面，全基因组测序（WGS）的成本是主要的绊脚石。为了降低测序成本和进行高通量测序，许多研究人员专注于外显子测序，这一策略将研究重点放在仅占全基因组序列（在人类和其他哺乳动物中）2％的编码序列上，而忽略其它非编码序列。 DNA甲基化 在甲基化研究中会出现更复杂的选择。无容置疑的是，NGS技术可提供一张更完整的遗传图谱，不过考虑到全基因组测序仍然很昂贵，为了降低成本和进行高通量研究，一些研究人员正利用针对性方法仅观察片段甲基化，这正是微阵列技术仍然受欢迎的原因。不过，由于甲基化如何精确地作用基因组和转录组仍在研究之中，许多研究者发现这两种技术组合后更适合他们的需求——NGS技术用于查找而微阵列技术用于快速建库。 医学诊断 在诊断领域，从芯片到测序的过渡一直很慢。属于保守派的临床医生并不那么关注技术进步，令他们更感兴趣的是操作简单、结果一致以及监管部门批准，微阵列技术正好适应这几点，并能提供一个稳定的、可靠的平台。不过，微阵列技术仅能提供简单的数据分析，如果想揭示新的、未知的信息就需要借助NGS技术，因此，基于NGS的、节约成本的诊断具有诱惑力，如非侵入性的产前测试。下一代测序技术与芯片技术结合结论 虽然价格下降和技术成熟这两大要素让NGS在许多方面成为首选技术，但是从微阵列技术到NGS技术的过渡是一个漫长而反复的过程。不同的应用需要不同的要求，当选择新技术或新平台时，研究人员在选择时要仔细权衡。