推动生命科学发展的动力源自技术的不断革新:PCR技术的发明使生物学研究进入分子水平;Sanger测序技术的发明使科学家观察达到碱基水平;实时定量PCR技术使基因表达的精确定量成为可能;生物芯片是第一个能够进行大规模基因表达谱研究的技术;尽管生物芯片技术方兴未艾,但接踵而来的第二代测序技术使得基因表达研究进入数字化时代,同时实现了真正意义上的全基因组表达谱研究。
基因表达谱分析应用广泛:在基础科学研究中,可筛选和生长、分化、发育等各种生理过程相关的基因,破解生命的奥秘;在农业科学上,可筛选影响生长、抗病相关的基因;在医学研究中,可用于疾病的诊断、分型、预后、标志物的筛选及对疾病发生机制的研究;在药物研发上,可用于药物靶点筛选和药物作用机制分析。
然而传统芯片杂交的基因表达谱研究方法并不完善,芯片杂交技术不可避免有较高的背景信号,这直接导致芯片无法对低丰度基因进行研究,而这些低丰度基因往往对生理和病理过程有重要意义。同时,芯片又有较高的交叉杂交和信号强度偏向性(bias),这使得芯片不能够准确检测基因表达量,芯片设计、研制、推广的过程导致这种技术的时间滞后性,在生物数据快速更新的时代无法跟上科学家的需求。
于是,基于第二代测序技术的数字表达谱(Digital Gene Expression Tag Profile,DGE)技术的出现很好地解决了以上背景信号、交叉干扰和数据更新等问题。利用高通量测序能够得到数百万个基因的特异标签,而数字的序列信号可以准确、特异地反映对应基因的真实表达情况。这种技术甚至可以精确地检测低至一两个拷贝的稀有转录本(rare transcripts),并精确定量高达十万个拷贝的转录本的表达量变化。由于序列无需事先设计,DGE数据具有极佳的实时性,可以充分利用当前爆发式增长的信息资源,并与未来相衔接,DGE可以检测到许多未曾注释的基因和基因组部位,为新基因的发现提供了良好的线索。这一技术进步允许科学家更加全面、准确地把握全基因组的基因表达情况。
目前,数字表达谱这一全新的实验技术已被逐渐应用于科学研究,研究成果陆续发表于Nature Method、Genome Research、Mol Immune等学术刊物上。华大基因作为世界最大的基因组研究中心之一,依托强大的测序平台和信息分析平台,致力于为全球科学家提供有力的基因组研究工具和手段,在我们的不断开发下,数字表达谱技术的成本已经达到了与芯片相当的水平,并且技术稳定性和信息分析的内容也已成熟,我们正与全球研究者一起,共同推进技术进步和科学发展。





