作为全外显子组测序技术的翘楚，安捷伦2009年推出首个全外显子组测序产品，并相继推出了首个应用于临床科研的产品，同时开发了分子标签建库技术，引领新一代基因测序进入全外显子组测序时代。深耕十余年，安捷伦不断推出更新版本，助推全外显子捕获技术的发展。如今，安捷伦即将隆重推出首款基于机器学习探针设计方案的全外产品———SureSelect人全外显子V8。正值上市之际，测序中国采访了首都儿科研究所遗传室陈晓丽研究员，一起聆听她与安捷伦全外显子组之间的故事。
专注全外显子靶向捕获，助力临床应用转化
新生儿遗传病多种多样，大多具有起病早和疾病进展快等特点。目前，由于常用的临床检测手段准确率较低，特异性差，费用较为昂贵，导致很多新生儿得不到诊断。据数据显示，我国每年的出生缺陷数为80万-120万，出生缺陷的发生率约5.6%，平均每30秒就会诞生一个缺陷儿。在我国每年新增出生缺陷病例中，约有70%以上的患儿在出生时没有表现出明显的临床症状。新生儿疾病筛查为新生儿时期一些症状尚未出现的疾病提拱了早期诊断，干预的方法，是减少出生缺陷的第三级预防措施。
近年来，随着优生优育的大力推进和全外显子组测序技术的不断突破，多数新生儿遗传疾病逐渐减少。较于传统测序方法，全外显子组测序技术是通过序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕获富集后进行高通量测序，能够直接发现与蛋白质功能变异相关的遗传变异，用于检测多种类型遗传疾病的检测，快速且经济。安捷伦靶向捕获产品享誉全球，可以提供最全面的的靶向富集产品以及针对多种不同测序方法和平台的最优化方案。
作为安捷伦的忠实用户，致力于儿童神经发育障碍研究的陈晓丽研究员坦言，“在2009年在美国波士顿儿童医院学习培训期间开始接触安捷伦产品，当时主要利用安捷伦的染色体芯片开展儿童发育障碍的拷贝数变异特点研究，同时利用该芯片做NRXN1基因重组特点研究，对安捷伦探针非常熟悉。2011年回国后，开始接触到全外显子组测序产品。相比于只能检测出某种或某类遗传疾病的panel测序技术，全外显子组测序技术包含了个体全外显子组的所有序列信息，全面的检测结果既有助于发现新的致病基因，还可以分析全基因组总变异负荷量和疾病发的相关性，获得系统的基因型/表型数据库，我们也曾经利其SureSelect系统设计了16p11.2区域的靶向捕获探针。”
据了解，2021年1月，陈晓丽研究团队联合国内多家单位通过使用安捷伦和其他公司的的染色体芯片产品完成了首个亚洲最大的儿童发育障碍的基因组拷贝数图谱，发现罕见致病性拷贝数变异是儿童发育障碍的重要遗传病因，总体诊断阳性率为21.37%。课题组首次比较中国和西方发育障碍队列的基因组拷贝数图谱差异、相同基因组病的表型外显率差异，并确定了3个儿童神经发育障碍相关的新基因组病。这些成果为我国开展精准遗传病诊断和遗传咨询提供有力证据，陈晓丽研究员说到，她们目前正和国内兄弟医院进行合作，使用安捷伦全外产品探索儿童神经发育障碍的全基因单核苷酸变异图谱特点，希望通过结合前面的拷贝数变异图谱，发现儿童精神发育障碍的基因型和表型的关系，为临床分型诊断和精准遗传咨询提供依据。
同行十二载，细数全外显子靶向捕获每一次突破
目前，对目标序列区域进行靶向捕获是一种高效且低成本的主流方案，可以节省测序时间，并提高测序深度。作为生命科学、诊断领域的全球领导者，安捷伦自2009年在全球范围内率先推出首款全外显子组捕获试剂盒 SureSelect Human All Exon V1之后，不断推出更新版本，用12年书写人全外显子靶向捕获行业历史，每一版全外试剂都备受业界认可。到目前为止，安捷伦捕获探针已经帮助成千上万的科研人员完成靶向捕获测序。
在谈及安捷伦捕获产品时，陈晓丽研究员介绍，“安捷伦的外显子捕获杂交探针具有高度的特异敏感性以及均一性，操作简单可重复；该产品能及时更新靶向捕获发布新产品版本，比如包括深度内含子非剪切位点的变异，包括一些明确药敏基因位点（课题组前期曾经把国际药物基因组网站记录的明确或可能药敏基因位点在该外显子组测序产品的探针进行比较，发现具有很好覆盖度，说明其包含了足够多药敏位点，http://www.pharmgkb.org/）；最关键，由于该产品探针不局限在OMIM已经认定的疾病相关基因，因此在科研层面具有一定研究优势。”
同时，陈晓丽研究员强调到，“全外显子组测序的目的除了在于发现新的致病基因，因为发现新基因的目的越来越难实现，但更重要或许在于分析基因组总体变异负荷量和疾病发生的关系，即使明确单基因病，在达到一定数量级后也可实现，这样才能真正研究遗传病的外显率差异的根本原因，对其进行分型和预测，这也是目前我们选择全外显子组测序研究疾病的原因。据安捷伦公司介绍，新产品探针设计算法上再次进行优化，用更小的设计实现更完整的覆盖，降低了测序的成本，希望能很快测试新产品。”
虽然，全外显子组测序技术的发展大力推进遗传学研究的发展，但也有部分遗传病表型不典型，临床医生无法第一时间给出具体特征性的表型，也就无法快速准确的与基因型-表型数据库进行检索对比。对此，陈晓丽研究员强调，“新技术只有与临床实践良好结合，才能实现技术转化。目前多种技术已成为常规应用技术，在临床转化过程应该相互补充，这样才更加有利于临床的转化。面对层出不穷的新技术，必须要勇敢尝试，技术与实践结合，才能实现真正转化。”
十年潜心，再续全外显子组测序技术新篇章
从2009年至今，安捷伦已开发出多个外显子组测序产品，拥有丰富的经验与深厚的信息积累。如今，安捷伦继续书写人全外显子靶向捕获的行业新篇章，即将推出基于最新数据库首款基于机器学习探针设计方案的全外产品———SureSelect人全外显子V8。
SureSelect Human All Exon V8 汲取了安捷伦10余年全外探针的设计经验，结合了机器学习的技术优势。V8不仅拥有最完整的数据库覆盖，同时拥有卓越的靶向捕获性能与更紧凑的设计大小。结合安捷伦二代测序自动化方案与生物信息学平台，为用户提供业界一流的二代测序完整解决方案。
与此同时，V8能够在典型深度提供更广泛的靶标覆盖，并具有更深的中位覆盖率， 可实现更可靠的变异检测。高 GC 含量和低 GC 含量区域的变异能得到更好的呈现，因覆盖率低而导致遗漏的可能性更低。另外，V8 具有优越的序列捕获性能，降低了测序成本。
在问及对V8性能的评价时，陈晓丽研究员提到，“新技术只有与临床实践良好结合，才能实现其真正的价值。不论是开展儿科发育障碍疾病的遗传诊断还是其遗传物质基础研究，目前全外显子组测序技术还是重要技术工具。在外显子产品的选择上，主要从三方面来考虑。首先是无偏得在全基因组内设计探针，杂交探针当然要有很好特异性、敏感性以及均一性；其次是操作简单、可重复，不受人为的因素影响；最后，除了筛查单核苷酸变异，还同时筛查全基因组内大于100-500kb的基因组拷贝数变异，因为华盛顿大学Evan E Eichler教授团队研究已经证实：25.7%患儿携带>400kb的罕见CNV。因此我们希望全外显子组测序的探针能针对那些基因组重组热点设计相关探针。”
“安捷伦不断推出精准建库、靶向捕获等方面的新技术和新产品，在准确性和效率方面都有非常大的提高，可以满足了我们的临床诊断和基础研究要求。听说，安捷伦这款V8采用了机器学习的方法来自动选择探针，相较原来探针的选择更加优化。在保证测序整体的覆盖度不变的情况下，均一性和敏感性进一步提高。未来，期待安捷伦为我们带来更多的惊喜。”陈晓丽研究员进一步强调到。
据悉，目前，陈晓丽研究团队正在通过外显子组测序技术开展儿童神经发育障碍疾病研究，以了解不同亚表型的神经发育障碍的基因组变异谱系之间的差别，从而助力儿童神经发育障碍的早期临床诊断与技术转化。
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