背景介绍

自2003年人类基因组草图公布以来，基因组测序技术取得了巨大的进步，多种大规模平行测序（MPS）平台也如雨后春笋般迅猛增长。其中，全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS）可无偏颇地检测各类基因突变，以提供整个基因组的全面视图，也是目前临床及基础研究中常用到的技术之一。

多年来，大规模平行测序市场一直由Illumina等寡头垄断，大大限制了国内相关产业的发展。为改变这一现状，近年来，以华大智造为代表的国内基因测序企业在国产测序仪研发、生产方面作出了不懈努力，也取得了一定的进步。华大智造在短短几年内相继推出了拥有完全自主知识产权、具有国际先进水平的测序仪，例如MGISEQ-200、MGISEQ-2000、DNBSEQ-T7等。该系列国产测序仪的优势是在保证相同reads读长和产量的同时节省成本，以DNBSEQ-T7为例，其在单次运行产生6TB测序数据的背景下，成本低至4.5美元/ GB。此外，华大智造仍在持续推出一系列新的MPS设备，并且期望在提供高质量测序数据的前提下，努力实现数据产出更快、价格更低。

目前 ，华大智造的测序仪已经被成功应用于多个领域的研究。

2021年4月17日，来自韩国的研究团队在Genes & Genomics杂志在线发表了题为“Comparison between MGI and Illumina sequencing platforms for whole genome sequencing”的研究文章，分析比较了华大智造MGISEQ-2000和DNBSEQ-T7平台与Illumina的NovaSeq 6000平台在全基因组测序层面的性能。通过多方面评估，研究人员发现各测序平台在片段大小分布、基因覆盖率和表达变异检测方面的表现都很相似，表明了MGISEQ-2000和DNBSEQ-T7平台的性能表现已经达到了国际领先水平。

文章发表在Genes & Genomics

主要研究内容

研究人员选择了Illumina的NovaSeq 6000和华大智造的MGISEQ-2000和DNBSEQ-T7，以评估MGISEQ-2000和DNBSEQ-T7测序仪器在全基因组测序上的性能表现。同时，利用这三个平台对来自韩国肺癌患者的正常和肿瘤组织进行测序，并对产生的数据做了平行比较。

通过评估三个平台原始数据的质量发现，在质量控制层面，三个平台均表现出相似的质量和基因组覆盖深读。三个平台中，Q20都大于99.7%，同时，GC含量也类似，约为41%。

图1. 原始测序数据质量的比较，图片来源：Genes & Genomics

研究团队利用BWA-MEM方法将全基因组序列对比到参考基因组。结果显示，所有样品的覆盖率均在99.9%以上。 

图2. 测序平台的覆盖率比较，图片来源：Genes & Genomics

此外，研究人员利用相同的分析方法分析了三个平台的SNVs和Indels，结果显示，NovaSeq 6000与MGISEQ-2000测序结果最相似，重叠比率最高 (每个样本分别为92.0%和93.0%)。

图3. SNVs和Indels检测的比较，图片来源：Genes & Genomics

为了确定仅在一个平台上被检测到的种系变异是否为真正的变异，而不是由于平台本身产生的测序误差，研究人员分析了低分数的种系变异，并设定当该变异仅在一个平台上出现，那么就被认为是无效的。结果发现，NovaSeq 6000测序数据中的无效变异比例约为2.54%，MGISEQ-2000为0.45%。 

图4. 无效突变体比例的分析，图片来源：Genes & Genomics

研究总结

该研究对三种测序平台在全基因组测序层面进行了比较分析，通过多方面的数据支撑，研究团队认为上述三个平台都提供了高质量的测序数据和足够的基因组覆盖率，均适用于全基因组测序分析。就变异体检测层面，MGISEQ-2000与NovaSeq 6000性能最相似。此外，与NovaSeq 6000相比，DNBSEQ-T7还能够检测到更多的8 bp以上的indel。总之， NovaSeq 6000、MGISEQ-2000和DNBSEQ-T7三个平台的测序性能具有高度的一致性。

拓展阅读

截至目前，华大智造相继推出了拥有完全自主知识产权、具有国际先进水平的桌面型测序仪MGISEQ-2000、MGISEQ-200以及DNBSEQ-T7等。其中DNBSEQ-T7作为“全球日生产能力最强”的基因测序仪，自发布之日便备受业内关注。2019年9月9日，DNBSEQ-T7正式交付商用，意味着中国基因测序产业将进一步打破海外公司的技术壁垒，实现测序设备技术和性价比的全面引领，并成为推动全球基因产业发展的重要力量。值得一提的是，在疫情攻坚的特殊时期，DNBSEQ-T7测序系统以其准确、快速、超高通量的特点，发挥了关键作用。同时，正是依托DNBSEQ-T7高效、准确的测序能力，华大第一时间获得SARS-CoV-2病毒的全基因组，为后续疫情防控提供了重要依据。下面我们简要列举几项华大智造DNBSEQ测序平台助力的国内研究成果。

DNBSEQ平台助力樊嘉团队首次全面深度剖析早期复发性肝癌的肿瘤免疫微环境

2020年12月23日，复旦大学中山医院樊嘉院士团队与华大生命科学研究院研究团队合作在Cell上在线发表题为“Single-cell landscape of the ecosystem in early-relapse hepatocellular carcinoma”的文章。研究团队利用华大智造DNBSEQ平台对来自18个原发性或早期复发性HCC（肝细胞肝癌）患者的16,498个细胞进行了单细胞转录组测序，首次深度全面地剖析了早期复发性HCC的肿瘤免疫微环境。研究发现，在早期复发性肿瘤中的恶性细胞具有更高的免疫逃逸特性，从而可能抑制树突细胞激活CD8+T细胞的能力。这一发现揭示了与HCC复发相关的免疫应答改变的独特方面，为HCC合理的免疫治疗提供了重要指导。

文章发表在Cell

DNBSEQ测序平台助力超万例中国泛癌种患者ctDNA检测研究

2021年1月4日，北京大学肿瘤医院和中国人民解放军总医院的研究团队在Nature Communications在线发表了题为“Pan-cancer circulating tumor DNA detection in over 10,000 Chinese patients”的研究论文。该研究基于华大智造MGISEQ-2000测序平台，对11,525例癌症患者（囊括41种主要癌症类型）的13,333份血液样本进行了血浆cfDNA和白细胞DNA平行测序，揭示了中国人群的ctDNA基因图谱特征，探究了血浆和组织活检之间的相似与差异，为进一步探索基于ctDNA信息改善中国癌症患者的治疗方案和生存率提供了基础，也为临床寻找治疗靶点提供了新思路。

文章发表在Nature Communications

DNBSEQ测序平台助力中国区域人群队列肠道宏基因组研究

2021年1月14日，北京大学人民医院、深圳华大生命科学研究院以及首都医科大学附属北京友谊医院平谷医院研究团队联合在Nature Aging杂志在线发表题为“Sex- and age-related trajectories of the adult human gut microbiota shared across populations of different ethnicities”的研究成果。研究人员利用华大智造DNBSEQ测序平台，对北京平谷2,338名成年人（26~76岁）进行高通量肠道宏基因组测序分析，首次开展了分析数十种环境、表型（如性别、年龄、性激素、生活方式）等因素对中国北方汉族人群肠道菌群影响的研究，这也是迄今为止最大规模的中国人群肠道宏基因组研究。该研究首次揭示尽管不同种族人群在遗传学、生活习惯、饮食、肠道菌群多样性和结构等方面存在巨大差异，但成人肠道菌群具有一致的性别差异，且女性比男性具有更高的菌群多样性。

文章发表在Nature Aging

参考资料

[1] Jeon SA, Park JL et al. Comparison between MGI and Illumina sequencing platforms for whole genome sequencing. Genes Genomics. 2021 Apr 17. doi: 10.1007/s13258-021-01096-x. Epub ahead of print. PMID: 33864614.

[2] Sun Y, Wu L et al. Single-cell landscape of the ecosystem in early-relapse hepatocellular carcinoma. Cell. 2021 Jan 21;184(2):404-421.e16. doi: 10.1016/j.cell.2020.11.041. Epub 2020 Dec 23. PMID: 33357445.

[3] Zhang Y, Yao Y et al. Pan-cancer circulating tumor DNA detection in over 10,000 Chinese patients. Nat Commun. 2021 Jan 4;12(1):11. doi: 10.1038/s41467-020-20162-8. Erratum in: Nat Commun. 2021 Feb 10;12(1):1048. PMID: 33397889; PMCID: PMC7782482.

[4] Zhang, X., Zhong, H., Li, Y. et al. Sex- and age-related trajectories of the adult human gut microbiota shared across populations of different ethnicities. Nat Aging 1, 87–100 (2021). https://doi.org/10.1038/s43587-020-00014-2

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