后发而先至 | 伯科生物国产高性能全外显子芯片诞生记
2021-05-19
WES的由来
在人类基因组中，有一部分特殊的DNA片段——“外显子”（Expressed region，Exon），它们含有蛋白质合成所需的特殊“密码指令”（Coding sequence，CDS）。虽然人类外显子占基因组的比例不超过2%，但却包含了85%以上已知的致病碱基变异。全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES）可以捕获并富集全部外显子区域的序列，已被广泛的应用到疾病诊断与防治的各项领域。
自2010年国内使用WES技术发表首篇文章以来，WES在生殖健康、肿瘤防治、复杂疾病研究等方面得到广泛应用，已经成为人类疾病早期预测、预防、治疗和康复的重要工具。然而，国内使用的WES芯片或探针原料严重依赖海外进口，昂贵的价格、不定的供货周期、不够灵活的个性化定制都给大规模应用带来了困扰，亟需实现全流程国产WES芯片，助力“健康中国2030”。
国产WES芯片的诞生
经历了不平凡的2020年，在牛转乾坤的2021年，伯科生物经历了两年多的夜以继日，在无数次的研发测试与精心打磨后，将全新的“全流程国产人类全外显子组捕获芯片”呈现给了国人。它的诞生，不仅凝聚着开发者们对品质的小小执着，也承载着更多人对未来应用的满满希冀。
WES芯片作为定向捕获全外显子信息的“攻击能手”，在诞生初期也只是个“新手战士”，它在进行战斗前还需要Cot-1 DNA、Blocker、Buffer等这些好帮手的“培养”和“辅助”：这样成长起来的WES芯片就像穿备了战甲的“初级战士”，能够更加准确、高效地捕获到全外显子信息。
“初级战士”经过几番设计、打磨、改版升级后（测试及优化），终于成长为所向披靡的“圣斗士”——至此，WES芯片完美诞生并被命名为TargetCap®Core Exome Panel v3.0。
它，基于自主知识产权的高通量长链寡核苷酸合成技术（Longer synthesizer）、长链寡核苷酸纯化技术（Pure Worker）和独立开发的芯片探针设计软件（Cap Designer），并匹配完整的高性能杂交试剂、快速杂交试剂、针对不同测序平台的通用阻断剂（Universal Blocker）等捕获配套试剂。
Blocker-封闭接头序列；Cot1 DNA-封闭重复序列；Buffer-探针杂交、洗脱缓冲液。
国产WES芯片性能
TargetCap®Core Exome Panel v3.0基于DNA探针合成技术开发，由近40万条探针组成，以GRCh38/hg38人类参考基因组设计，参考Refseq、CCDS、ClinVar等数据库，覆盖19,441个基因，目标区域为33.9Mb。
随着开发者不断地研发测试打磨以及临床、科研需求的各种性能检验，国产WES芯片也在不断优化自身，它的成长注定要一路“打怪升级”，才能最终披荆斩棘，所向披靡。
TargetCap®Core Exome Panel v3.0虽然出生时间落后于其它WES芯片，但各项性能却能与国际竞品相当，甚至更优，具体表现在：
1、 高中靶率on target（59%-65%）
2、 高均一性（1.38-1.73 Fold80）
3、 多平台兼容（Illumina & MGI）
4、 快速个性化扩展（SV\CNV\mitogene）
有哪些本领
TargetCap®Core Exome Panel v3.0诞生的初衷是成为一款有“真本事”的WES芯片，至于什么才是真正的本事，其实不仅仅是上述提到的优异性能，还有更多的“隐藏技能”期待大家发现：比如增添区域7个工作日能完成发货。当然，还有更多的“七十二般变化”值得揭晓。
1. 可助力肿瘤筛查与防治
拥有捕获19,396个蛋白编码基因技能，能发现并报告与肿瘤发生发展相关基因的突变情况，包括SNV和InDels（含FDA批准的MSK-IMPACT Panel全部468个基因）。同时，WES作为TMB检测的金标准，通过一次检测，兼具靶向、免疫、内分泌治疗用药评估、遗传性评估、病毒分型等内容，综合各项检测指标，为肿瘤临床研究提供更加全面的参考分析，为患者提供全方位的个性化治疗方案。
2. 可辅助进行遗传病检测与携带者筛查
单基因遗传病的病种数量有7,000多种，其中约4,000多种致病基因和发病机制相对较明确。伯科生物的该款WES芯片应用于遗传病检测与携带者筛查具有明显的优势，如：
- 一次性对人类基因组中约2万个基因的全外显子组区进行检测，可以针对OMIM数据库中几乎所有明确致病的3,985个基因共5,117多种遗传病进行解读。
- 涵盖ACOG等权威协会携带者筛查指南建议的基因及位点。
- 涵盖2016年《Fertility and Sterility》杂志发表的携带者筛查的临床应用文章中提到的623种隐性遗传病，涉及疾病相关550个基因对应的3,283个致病突变位点。
TargetCap®Core Exome Panel v3.0可针对普通育龄人群一次性准确检测和筛查多种疾病，效率更高、成本更低，可快速找到单基因遗传病的致病突变并了解部分疾病基因的携带情况，能最大程度检出风险夫妇。孕前/产前携带者筛查属于出生缺陷工作的一级预防，能预防单基因遗传病的首次发生，降低出生缺陷率。而新生儿遗传病筛查可以对某些遗传病进行有效预防，及时控制病情发展并治疗，让宝宝健康成长。
3. 联合进行心血管疾病筛查与防治
中国心血管疾病患者人数超2.9亿。部分心血管疾病危险潜伏在身体中，要经过几年、十几年甚至几十年才能出现明显症状。一旦发病，临床表现异常凶险，如猝死、恶性心律失常、心力衰竭、主动脉破裂等。临床基因检测技术有利于发现心血管疾病上可控的基因突变。提早知道每个人罹患冠心病、脑卒中等心血管疾病的风险，及早提示人们提高警惕、重视生活方式的改善，采取预防措施，将心血管疾病的发病风险降到最低。TargetCap®Core Exome Panel v3.0包含《单基因遗传性心血管疾病基因诊断指南》中169个可识别变异基因，不仅可进行单基因遗传性心血管疾病筛查，同时还可以增添易感基因位点模块，筛查冠心病等复杂性心血管疾病遗传风险。
4. 药物基因组
药物体内代谢、转运及药物作用靶点基因的遗传变异及其表达水平的变化可通过影响药物在体内浓度和敏感性，从而导致药物反应性个体差异。利用TargetCap®Core Exome Panel v3.0可以研究基因与药效和安全性之间的关系，并能增添药物敏感性相关基因位点作为药物基因检测的临床转化工具，辅助进行个体化用药治疗。
此外TargetCap®Core Exome Panel v3.0还有很多其它实用的功能，可根据不同需求挑选、切换适合的武器。作为功能强大的国产WES芯片精益求精，让自己、让未来，无限可能。
WES Plus模块化设计与合成方案能有效加入融合基因检测、病毒整合等其他“基因补丁”模块，为临床分子诊断提供更多研究与解决方案：
这就是伯科生物全新的TargetCap®Core Exome Panel v3.0，百变的国产WES芯片，期待广大科研和临床研究人员的青睐！
