美国留学院校：斯坦福大学新的DNA 测序技术
斯坦福大学医学科学家及其合作者开发的一种新的超快速基因组测序方法 被用于在平均 8 小时内诊断罕见的遗传疾病——这在标准临床护理中几乎闻所未闻。
“在对患者的基因组进行测序和返回结果时，大多数临床医生称之为‘快速’，” 斯坦福大学医学、遗传学和生物医学数据科学教授、医学博士、医学博士Euan Ashley说。
基因组测序使科学家能够看到患者的完整 DNA 构成，其中包含从眼睛颜色到遗传疾病的所有信息。基因组测序对于诊断患有 DNA 疾病的患者至关重要：一旦医生知道特定的基因突变，他们就可以相应地调整治疗方案。
现在，Ashley 和他的同事设计的一种大型测序方法重新定义了基因诊断的“快速”：他们最快的诊断是在七个多小时内完成的。快速诊断意味着患者可以在重症监护病房花费更少的时间，需要更少的测试，更快地恢复并且在护理上花费更少。值得注意的是，更快的测序不会牺牲准确性。
出发去创造记录
在不到六个月的时间里，该团队招募并测序了 12 名患者的基因组，其中 5 人从测序信息中获得了基因诊断，大约需要在办公室完成一天的工作。（并不是所有的疾病都是基于基因的，这可能是一些患者在返回测序信息后没有得到诊断的原因，Ashley 说。）该团队的诊断率约为 42%，比平均水平高出约 12%诊断神秘疾病的比率。
在其中一个案例中，对患者的基因组进行测序仅需 5 小时 2 分钟，这创下了最快的 DNA 测序技术的吉尼斯世界纪录称号。该记录由美国国家科学技术研究所的瓶中基因组认证，并被吉尼斯世界纪录记录。
“这只是那些令人惊叹的时刻之一，合适的人突然聚在一起实现了惊人的成就，”阿什利说。“感觉就像我们正在接近一个新的领域。”
对该病例进行测序和诊断所需的时间为 7 小时 18 分钟，据 Ashley 所知，这大约是 Rady 儿童研究所保持的基于基因组测序的诊断记录（14 小时）的两倍。阿什利说，十四个小时仍然是一个令人印象深刻的快速转变。斯坦福大学的科学家计划为 斯坦福医院 和 斯坦福露西尔帕卡德儿童医院的重症监护病房的患者提供不到 10 小时的周转时间， 并最终为其他医院提供服务。
加速中
为了实现超快的测序速度，研究人员需要新的硬件。因此，Ashley 联系了 Oxford Nanopore Technologies 的同事，他们制造了一台由 48 个测序单元组成的机器，称为流动池。这个想法是同时使用所有流动细胞对一个人的基因组进行测序。巨型机器方法是成功的——几乎成功了。基因组数据使实验室的计算系统不堪重负。
“我们处理数据的速度不够快，”Ashley 说。“我们必须彻底重新思考和改造我们的数据管道和存储系统。” 研究生 Sneha Goenka 找到了一种将数据直接输送到基于云的存储系统的方法，在该系统中，计算能力可以被放大到足以实时筛选数据。然后，算法独立地扫描传入的遗传密码，寻找可能导致疾病的错误，在最后一步，科学家们将患者的基因变异与已知会导致疾病的公开记录的变异进行了比较。
从开始到结束，该团队试图加快对患者基因组测序的各个方面。研究人员实际上是步行到实验室运行样本，新机器被装配以支持同时基因组测序，并且计算能力被升级以有效地处理海量数据集。现在，该团队正在优化其系统以进一步减少时间。“我认为我们可以再次减半，”阿什利说。“如果我们能够做到这一点，我们正在谈论能够在医院查房结束之前得到答案。这是一个戏剧性的跳跃。”
参考链接：https://med.stanford.edu/news/all-news/2022/01/dna-sequencing-technique.html
编译：W.lin
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