2003年完成第一個人類基因組測序需要27億美元。基因測序可根據(jù)醫(yī)療護理的需要切實可行地閱讀所有基因,因而即便在當時,科學(xué)家們也認為這個數(shù)字總有一天會降到1000美元。
2014年1月,Illumina公司表示他們的 HiSeq Ten測序系統(tǒng)基本上達到一個里程碑:僅需1000美元就可清楚描述一個基因組。但這個數(shù)字有點誤導(dǎo)性,閱讀一個基因組,1000美元可能只是一個粗略的平均成本,因為閱讀一個基因組數(shù)據(jù)需要10臺并聯(lián)測序儀器,每臺儀器的費用為100萬美元,因此沒有多少測序中心能負擔得起10臺儀器的成本。
硬成本
Illumina HiSeq Ten系統(tǒng)(由10臺儀器組成)的第一批買家之一為哈弗大學(xué)布羅德研究所和麻省理工學(xué)院,布羅德研究所目前可在一個月內(nèi)完成2000個人類基因組測序,即使在這種規(guī)模下,測序成本也不只是1000美元,但很接近,布羅德研究所基因組學(xué)平臺高級主管表示。
我們要時刻記住測序設(shè)備的成本通常是低于商家對客戶的要價。布羅德研究所對一個基因組測序的要價為1800美元,其他大型服務(wù)商要價與之類似。例如,總部在韓國的Macrogen公司要價為1600美元,一次性服務(wù)的供應(yīng)商對基因組測序的費用收取會更高。
布羅德研究所表示,測序成本包括閱讀DNA所需的化學(xué)試劑以及其他材料、勞力、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析(從端到端將整個序列整合成可讀格式)、管理開銷(如建筑和電力),這個成本不包含數(shù)據(jù)存儲的成本。
美國國家人類基因組研究所基因組科學(xué)主任Jeffery Schloss說,即使需要這些硬成本,不斷改進的技術(shù)可將測序費用在不到一年時間內(nèi)降低至1000美元。例如,更快的成像系統(tǒng)以及拇指大小的驅(qū)動芯片,可大幅度減少每個基因組測序的時間。
進一步降低成本
客戶支付1600到1800美元可獲得30次DNA堿基閱讀。DNA序列的可讀性越高,測序的精準度越高。測序基因組閱讀30次已足夠用于一些醫(yī)療用途,如了解參與疾病的一些基因。一些單基因遺傳疾病如先天性耳聾、地中海貧血等由于致病基因位點單一明確,比較容易通過測序進行篩查;但癌癥等復(fù)雜疾病是多種基因異常導(dǎo)致的,需要大規(guī)模樣本量的重復(fù)測分析序比對,才能找到相對準確的疾病與基因的相關(guān)性。因而對復(fù)雜疾病來說,需要成千上萬的序列,這意味著1000美元/每個基因組的價格是昂貴的。
再如,對于某些癌癥的研究來說,不同個體細胞可能有不同的突變,研究人員推薦閱讀60-80次,這顯然意味著需要更高的價格。因此,一些應(yīng)用程序的價格需要便宜10倍:如100美元或200美元。Illumina公司的Fellis表示無法預(yù)測這種情況會何時發(fā)生,但他說成本的削減應(yīng)與現(xiàn)有測序系統(tǒng)的改進并行,不需要一個全新的技術(shù)。
醫(yī)用價值成為普及基因測序的障礙
如果做大批量基因組測序,那么一個基因組測序的成本不超過1000美元。普及基因組測序的障礙將不再是成本價格,而是它的醫(yī)用價值。對醫(yī)療來說,外顯子測序以及足夠,且成本不超過1000美元。
如果一個人獲得了自己的全基因組測序數(shù)據(jù),是否就能預(yù)測各種疾病的罹患幾率?不同于對已知的癌癥易感基因的檢測(如BRCA1/2基因),普通基因剖析也能檢測到DNA突變,但通常風險比較小(僅占癌癥遺傳的一小部分),當然在此不考慮家族史或其他已知的危險因素。雖然有些人認為,基因測序?qū)】涤蟹e極的影響,但個人基因組檢測對疾病風險預(yù)測的臨床有效性和實用性在很大程度上未被確定。