AGBT 2015 Thermo Fisher Scientific发布Ion Torrent技术更新和新产品预览

上周，基因组生物学技术进展年会(AGBT) 在佛罗里达州马可岛举行，Thermo Fisher Scientific公司在会上发布了Ion Torrent测序技术的最新进展情况。

在周六召开的公司工作会议上，Ion Torrent 研发副总裁Allan Williams提前预告公司正在筹备Ion PGM和Ion Proton平台的新产品和新应用。Williams讨论的主题包括姗姗来迟的Proton PII芯片、PI芯片改进情况、Ion Proton的Hi-Q测序试剂、HLA测序等温扩增、AmpliSeq文库的直接制备（从血液样本），以及Ion测序技术与Cynvenio的LiquidBiopsy平台结合进行的肿瘤分析。

去年收购 Life Technologies之后，Thermo Fisher继续加大在Ion Torrent上的投入。Williams表示，我们将针对靶向重测序和定量应用，"继续加强投入，力争全面改善测序通量、准确性和读长"。

PII芯片，千呼万唤始出来？

在去年的基因组生物学技术进展年会(AGBT)上，公司宣布计划在2014年将PII芯片投入早期试用并实现商业化。该芯片有望提高Ion Proton平台的测序通量。然而，缩小微孔意味着信号变弱，而大量数据从芯片上快速传出则意味着公司不得不重新设计该款芯片。

Williams表示，Ion Torrent研发团队开始改良PII芯片已有约一月时间，并且计划在今年上半年投入早期试用，下半年全面进入市场。

该公司称，研发人员使用插入片段长度为125bp的人片段文库上样，单次PII 芯片运行能得到40G数据，约350M读段，读长集中在115bp。商业化芯片的数据产量很可能为30G，200-300M读段，读长100bp。

公司已针对PII芯片的应用进行了测试，其中之一是使用Ion AmpliSeq 人转录组基因表达试剂盒进行定向转录组测序。该试剂盒可靶向检测约20000个来自于不同样本（包括福尔马林固定组织）的转录本。Williams表示，PI和PII芯片所得数据与传统RNA-seq所得数据显示出良好的相关性。

Ion Torrent高级产品营销总监Andy Felton表示，PII芯片得到的读段质量目前足以满足计数应用需要，但在外显子测序应用方面仍稍显不足。Williams 指出，PII芯片真正的优势并不在于数据质量的提高，而在于数据产量达到了PI芯片的5倍。

PII芯片一次运行花费不到1000美元，并且单次运行可多重分析24组AmpliSeq转录组样本或6组RNA-seq样本。

该公司还针对PII芯片的另一计数应用--母体血液中的游离DNA分析进行了测试。该反应使用插入片段长度为120bp的文库，并对21组样品进行多重分析，可鉴定出染色体非整倍体。

Williams表示，PII芯片在读长和准确性上"仍有进一步提升的空间"。

PI芯片升级完成

出于增加读长和数据准确性的需要，该公司对PI芯片进行了升级。芯片微孔结构（包括芯片表面化学试剂）的改变，使得PI芯片单次运行数据量将达到30G，60-80M读段，读长为400bp，准确率达到99%。

Ion Torrent研发人员使用3张新的PI芯片完成了覆盖30X人类基因组的测序。Williams提到，公司计划在下半年为早期试用者提供试用版PI芯片，这为Ion Torrent平台应用于全基因组测序（和更长读长的靶向panel的多重分析）"打开了大门"。

用于Proton 的Hi-Q测序试剂

反应试剂方面，Ion Torrent最近推出了Hi-Q测序试剂，可提高Proton PI芯片测序数据的准确性。最开始，该试剂盒主要是为了配合Ion OneTouch 2模板制备系统使用，但公司计划在接下来的几周内推动PI芯片的Hi-Q试剂也适用于Ion Chef系统。Hi-Q试剂盒在去年便可用于PGM平台。

Williams指出，对于Proton平台，Hi-Q试剂盒可使SNP和插入缺失突变的假阳性率降低75%（从35个/M降到8个/M）。PGM平台也得到了相似数据，Hi-Q使假阳性的插入缺失突变从4个/M降到1个/M。

应用于快速HLA分型的等温扩增

凭借更快的速度和更长的读段，等温扩增成为了目前的乳液PCR的替代方法。目前该技术已允许早期试用者在PGM上手动操作。公司计划推动等温扩增支持Ion Chef系统，从而实现高达600bp的读长。

Williams指出，在现有的模板扩增技术下，Ion Chef单次运行一般需要10小时，而使用等温扩增技术则可将时间缩短至5小时。

Ion Torrent已与Thermo Fisher下的另一家公司--即致力于HLA分型的One Lambda公司--合作测试一种运用等温扩增技术以达到测序时间短、读长长（500-600bp）目的的HLA测序试剂盒。

去年12月，One Lambda推出了仅作研究用途的NXType试剂盒。NXType适用于PGM平台，能在3天之内完成全部HLA I型和HLA II型基因测序。

Felton表示，由于等温扩增速度较快，今后还可能应用于胚胎植入前遗传学筛查。

AmpliSeq自动化及其应用

Ion Torrent目前还正在寻求在Ion Chef系统上实现AmpliSeq文库的自动制备。尽管自动制备文库的运行时间比手动实验方案长几小时，但手动建立实验的操作仅需几分钟。整个流程，包括测序在内，一共需要24个小时，而用户自己制备文库则需要21个小时。AmpliSeq已经开始提供早期试用，并计划在今年下半年实现商业化。

另一项研发内容是由血样和口腔样本直接制备AmpliSeq文库，省去DNA提取步骤。Felton表示，公司已对此进行了理论验证，但还未确定商业化的时间期限。

针对现有的AmpliSeq试剂盒，公司大大降低了DNA起始需求量。现有的实验方案要求DNA的量为10ng，但公司研发人员展示了改良后的实验方案：当DNA起始量低至0.1ng（相当于20个细胞含有的DNA量）时，仍然能得到不错的结果。

Ion Torrent已结合Cynvenios的LiquidBiopsy平台对AmpliSeq Cancer Hotspot panel进行了检测--Themo Fisher最近已成为LiquidBiopsy平台的经销商。LiquidBiopsy仪器可分离血液中的循环肿瘤细胞、游离DNA和细胞DNA。

在改良试剂的同时，Ion Torrent还研发了能检测低至1%的低频率突变的新算法--Ion Reporter软件4.4版本已整合该算法。