2016年度的基因組生物學(xué)技術(shù)進(jìn)展大會(huì)(AGBT)于上周在美國(guó)奧蘭多舉行。Illumina的CEO Jay Flatley在大會(huì)上宣布了其半導(dǎo)體測(cè)序平臺(tái)，即Firefly計(jì)劃的更多細(xì)節(jié)。

　　Flatley表示，F(xiàn)irefly將打開新的市場(chǎng)，因?yàn)樗侨绱撕?jiǎn)單。最終目標(biāo)是制成這樣一種設(shè)備，輸入的是原始樣本，而輸出的是報(bào)告。盡管Illumina還沒有實(shí)現(xiàn)，但Firefly無疑是朝著那個(gè)方向邁進(jìn)了一步。

　　正如Illumina之前提到的，F(xiàn)irefly是基于它在2008年收購Avantome時(shí)獲得的CMOS技術(shù)。Illumina一直在開發(fā)Avantome的技術(shù)，但從未商業(yè)化，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)離不開emulsion PCR。然而，Illumina希望將邊合成邊測(cè)序技術(shù)(SBS)與半導(dǎo)體芯片相融合。

　　Firefly設(shè)備本質(zhì)上是一個(gè)帶有納米孔的CMOS傳感器。納米孔嵌入光電二極管中，讓DNA沉積。簇生成和測(cè)序都在CMOS芯片上直接發(fā)生。由于CMOS是個(gè)單通道的設(shè)備，F(xiàn)latley表示，研究人員必須弄清楚如何開發(fā)單通道的邊合成邊測(cè)序技術(shù)。

　　Firefly將采用一種新的編碼技術(shù)。對(duì)于Illumina HiSeq測(cè)序儀采用的四通道技術(shù)，每個(gè)核苷酸被一種單獨(dú)的熒光染料標(biāo)記，并在四個(gè)不同的光學(xué)通道中檢測(cè)。而之后推出的NextSeq則采用了一種雙通道技術(shù)。這種技術(shù)使用兩種熒光染料，其中鳥嘌呤總是暗的，腺嘌呤和胞嘧啶用單個(gè)染料標(biāo)記，而胸腺嘧啶用兩個(gè)染料標(biāo)記。

　　在單通道技術(shù)中，胸腺嘧啶將有一個(gè)永久的熒光標(biāo)記。腺嘌呤將有相同的熒光標(biāo)記，但這種染料是可以去除的。鳥嘌呤將永遠(yuǎn)是暗的。另外，胞嘧啶一開始是暗的，但之后會(huì)加上熒光標(biāo)記。

　　Flatley隨后演示了這個(gè)方案如何讀取DNA。在四個(gè)核苷酸的第一幅圖像中，A和T同時(shí)被標(biāo)記并可以檢測(cè)。之后，在第二幅圖像中，A的染料切除，并添加到C上。這樣，第二幅圖像中只有C和T發(fā)熒光。通過綜合兩幅圖像的信息，所有四種堿基很容易被區(qū)分。在內(nèi)部測(cè)試中，Illumina已經(jīng)證明了99%的原始讀取準(zhǔn)確性和2x150 bp讀長(zhǎng)，與HiSeq X的表現(xiàn)相當(dāng)。

　　這個(gè)平臺(tái)將包含兩個(gè)模塊，總體積達(dá)1立方英尺。一個(gè)模塊將用于文庫制備，能夠在3.5小時(shí)內(nèi)平行制備8個(gè)文庫，且無人值守。文庫制備卡盒將利用Illumina NeoPrep所使用的數(shù)字微流體技術(shù)。用戶只需加入樣品和引物。這個(gè)設(shè)備將帶來8個(gè)單獨(dú)的文庫，或合并成一個(gè)文庫，用于測(cè)序。

　　制備好的文庫隨后上樣到測(cè)序卡盒中，其中包含CMOS芯片。測(cè)序大約需要3.5-13小時(shí)，具體取決于應(yīng)用，隨后結(jié)果可上傳到BaseSpace云計(jì)算環(huán)境，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這個(gè)系統(tǒng)將由iPad驅(qū)動(dòng)，因此可無線監(jiān)控。

　　Firefly有望在2017年下半年商業(yè)化，售價(jià)低于3萬美元，而每個(gè)樣品的耗材成本約為100美元。Flatley表示，F(xiàn)irefly的產(chǎn)量達(dá)到1 Gb，使其特別適合靶向研究、耐藥性監(jiān)控以及個(gè)人基因組測(cè)序等應(yīng)用。