从第一代Sanger法DNA测序技术诞生以来，历经三十多年时间，基因测序技术已取得了相当大的发展——第二代以Illumina公司的Solexa，Hiseq技术和ABI公司的Solid技术为标志的测序技术，三代测序技术以Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔(nanopore)单分子读取技术为代表。

二代高通量测序技术（NGS）凭借通量大、精度高等优势，在遗传病诊断、孕前携带者筛查等领域广泛应用，可识别SNPs和InDels，以及少部分CNVs和STRs。但NGS并不能有效检测人类基因组中重复区域（超过50%的序列是重复序列）的基因组变异，也不能检测插入、缺失、重复、倒位、易位等结构变异（SVs），但目前NGS技术仍是商用测序的主流。

全球NGS市场的主要供应商包括Illumina(美国)、Thermo Fisher(美国)、Pacific Biosciences(美国)、罗氏(瑞士)、QIAGEN(德国)、华大基因BGI(中国)以及Oxford Nanopore Technologies(英国)等。

第三代测序技术是对二代测序的升级，以加州生物科学公司Pacific Biosciences的PacBio RSSMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术等为代表。其中Pacific Biosciences 公司是基因组学，转录组学和表观基因组学高质量测序技术的领先提供商，在本届ASHG里展示该公司的单分子实时（SMRT）技术，据统计使用该技术的成果，展示在本届遗传学会年会上发表的出版物超过25篇。

第三代测序技术根本特点是单分子测序，即通过现代光学、高分子、纳米技术等手段区分碱基信号差异的原理，以达到直接读取序列信息的目的。

与NGS技术相比，其读长更长（PacBio RSII 的平均读长达到 10kb）；灵敏度高，能监测1ng以下（在含量极低的ctDNA监测中优势巨大）；因其可直接对原始DNA样本进行检测，而在单细胞测序中具有很大的优势。但是，缺点在于，成本更高，错误率偏高。

1.单细胞测序的技术进展

2018年10月16日，10x Genomics宣布推出新技术和解决方案，在单细胞测序方面取得技术突破，该方法首次在2018年ASHG 年会上展示，将显著影响基因组学研究的未来，并有希望为科学家深入理解疾病，诊断和治疗方法铺平道路。

10XGenomics——测序应用的开拓者

10X Genomics公司，人称“测序黑马”，2015年因其开发了GemCode平台和Chromium™ 系统，实现了短读取策略获取长片段信息这一革命性的跨越，能使Illumina测序仪产生长片段数据，从之前的测量100-300bp长度一跃到10-100kb。从此，这家仅创办于2012年的公司便强势崛起，屡屡携带其新产品新技术亮相ASHG年会，在基因测序技术的发展中起到了巨大的作用。

10X Genomics公司，GemCode平台弥补了当时二代测序仪的技术缺口，那时的技术缺陷在于需要将生物学样品打断成微小片段，再通过测序仪读取，而这种短片段读取技术不擅长单体型分析（判断变异是来自父亲还是母亲），或检出SVs。

GemCode平台获得长片段的方法基于DNA精确分区和Barcode技术。将100kb长片段模板和Barcode混合组成一个GEM，打断后该体系中每个短片段都带有相同Barcode。使用Illumina平台对短片段进行测序，然后使用Barcode即可将短片段拼接成长片段。

当然，说到GemCode平台的优势点—长片段测序，不得不提Pacific 公司的PacBio RS产品，该仪器在读长、SVs检测、GC异常区域检测方面优势巨大，可以说在2015年“Illumina测序仪+GemCode平台≈PacBio”，但问题在于PacBio太贵了，10X Genomics公司的崛起也是恰逢其会。

10x Genomics 公司通过 Chromium™ 系统及其使用的 GemCode™ 技术，提供了创新的基因组平台，而极大提升了现有测序技术的能力。

近期，10x Genomics收购Epinomics公司并在今年的ASHG年会上，正式推出Chromium™单细胞ATAC平台，这是第一个可以快速和可视化并行分析单细胞表观基因组特征和大规模单细胞ATAC-seq的商用技术。

并且10x Genomics 还将推出其其单细胞转录组学旗舰产品Chromium Single Cell Gene Expression Solution的重大改进，这一产品是第一款基于大规模并行液滴的单细胞基因组学分析技术，新版本将提高现有单细胞基因表达分析的性能，并扩展该技术的潜在应用，使特征条形码技术等应用成为可能。

同时，该公司还推出了今年早些时候宣布的新功能Barcoding™技术，新技术可以支持各种各样的研究应用，可以在同一个细胞内同时分析特定生物成分以及无偏基因表达或免疫谱。

评价及意义

 10x Genomics首席执行官兼联合创始人Serge Saxonov说：“学术界已经出现了几种很好的方法，可以在单细胞转录数据的基础上测量新分析物，但我们是第一个可供所有人使用的现成商业解决方案”。

“测序技术的不断创新提高了我们对基因组的理解，但在单细胞基础上直接将调控机制与基因表达联系起来，尚未得到证实”，加利福尼亚大学生物化学系助理教授Kai Kessenbrock博士表示，“因此，我们实验室计划使用新的Chromium单细胞ATAC解决方案，这将有助于我们研究与基因表达平行的调控机制，从而为揭示大规模复杂生物学的调节机制打下基础”。

2. ASHG:三代测序Oxford Nanopore应用

Oxford Nanopore Technologies公司似乎与ASHG年会有着不解之缘。自2012年，在ASHG 年会上，Oxford Nanopore展示了其王牌产品MinION的真机；在后来的ASHG年会上，它又先后展示了PromethION、Voltrax自动化样品制备系统等产品。

Nanopore是一种单分子,实时测序的三代测序方法，其以单分子DNA（RNA）通过生物纳米孔的电流变化推测碱基组成而进行测序。优势在于，测序读长长（超过150kb），测序速度快，测序数据实时监控，机器方便携带等。

在2018年ASHG年会上，Oxford Nanopore展示了PromethION，GridION和MinION等一系列技术和以实际案例展现了Nanopore技术在人类遗传学中的应用。在ASHG: Oxford Nanopore研讨会中，研究学者进行数场口头演讲，叙述其使用nanopore进行遗传学研究的实例，内容如下：

1.剑桥大学Alba Sanchis-Juan 博士：FWhole genome sequencing analysis of rare variants in 475 individuals with neurodevelopmental disorders.

在475例神经发育障碍患者中稀有变异体的全基因组测序分析。目前仍有多达50%的神经发育障碍（NDD）个体没有得到遗传诊断。Juan 博士使用短读全基因组测序（WGS）来鉴定475名NDD患者的病原变异体，在150/475（31%）的个体中鉴定出致病性变异，发现患者存在两个复杂的HNRNPU基因和CDKL5基因的结构变异体。然后使用纳米孔长读WGS作为互补工具进行后续研究，鉴定出了几个致病性内含子变异体。

2.安特卫普大学Wouter De Coster 博士：Human structural variation identified by Oxford Nanopore PromethION

使用Oxford Nanopore PromethION识别人类基因组结构变异。PromethION作为一个新兴平台，可用于长读全基因组测序。长读测序能够以高分辨率进行结构变异（SVs）检测，特别是在重复区域检测，相较目前占主导地位的短读测序技术，PromethION更有优势。 

3. ASHG:QIAGEN公司新型RNA-seq文库制备

QIAGEN公司宣布推出一项突破性技术，用于为RNA测序提供更快，更简单的文库制备。该产品的一个关键试剂是QIAseq FastSelect RNA去除试剂盒，此技术可帮助科学家针对与其研究无关的RNA类型，将此RNA类型从RNA-seq文库中移除，用于NGS测序。该技术在2018年ASHG年会上展示。

RNA测序（RNA-seq）是使用深度测序技术来研究生物体转录组的方法，已日益成为NGS研究中的一个重要主题，主要包括转录组测序，小RNA测序及基因表达谱测序。，但是在RNA-seq中，文库制备过程常常被一些RNA类型干扰而速度减慢，这些干扰RNA类型在细胞中含量常是十分丰富的，但却与特定的研究无关。

因此，QIAseq FastSelect RNA去除试剂盒允许快速选择性地从任何样品，去除干扰RNA类型，如人、小鼠或大鼠样本的核糖体RNA(rRNA)或珠蛋白，或者使用QIAGEN的定制服务来移除其他物种和目标的特定RNA；并且仅通过一个实验步骤就替代现行RNA测序文库制备流程中的30个步骤，使研究人员获得高质量、可重复的RNA测序结果，同时使时间要求和成本最小化。

测试发现，在RNA片段化和cDNA合成期间，用FastSelect RNA去除试剂进行简单的一步20分钟孵育，有效地将待去除的目标RNA减少到1％或更少。

4. BGI: WGS整体解决方案和基于NGS技术的

群体基因组学大数据研究

在2018年ASHG会议上，华大基因（BGI）发布基于自主测序平台的一系列应用产品，并举行了“NGS 2.0 – Innovation Fuels Advances in Genomics Research and Population Studies”为主题的研讨会，分享基于NGS技术的群体基因组学大数据研究成果和临床应用的经验。

本次大会期间，BGI同期发布基于自主测序平台的PCR-Free、Low Pass、stLFR等WGS整体解决方案，以满足全球国别基因组项目、大型科研队列和临床诊断项目的技术需求。

BGI向参与者分享了近期由其发表于Cell杂志上的14万名中国女性基因组学数据，这是迄今为止最大规模的中国人基因组学大数据研究成果。此项研究借助非侵入性产前检测（NIPT）技术，对14多万中国女性的测序数据进行深入研究。该研究结果揭示了中国人遗传历史与地理因素的关联，并发现了多个在中国人血液中富集的病毒类型，有助于加速基因科技在出生缺陷，癌症，感染等领域的应用。

P. Nakka 博士等人：Incidence of uniparental disomy in 2 million individuals from the 23andMe database.

23andMe：来自23andMe数据库的200万个体中单亲二体发生率。

单亲二体（UPD）指来自父母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代，或一个个体的两条同源染色体都来自同一亲体。UPD首先在伴有生长迟缓的囊性纤维变病(cystic fibrosis, CF)中被描述，常与表观遗传疾病相关，目前学术界对UPD的理解仅限于UPD引起临床表现的染色体。

为此，研究团队使用来自23andMe公司的UPD实例，其数据库由来自200多万人的SNP数据组成。在23andMe数据库中，UPD病例最常出现在染色体16,21和22上。相反，现有的临床病例聚集在染色体6,7,11,14和15上，每个染色体都含有导致印记障碍的基因。研究发现UPD的风险随父母年龄显著增加。

最后，测试了五种表型（认知，人格，形态，肥胖和代谢特征）和UPD状态之间的关联。研究首次发现UPD16发生率与低出生体重显著相关，UPD21和较低的总体生活满意度之间存在新的联系。

J.A. Kosmicki 博士等：Discovery and characterization of 102 genes associated with autism from exome sequencing of 37,269 individuals.

从37269名个体的外显子组测序中发现和鉴定102个与自闭症相关的基因。

自闭症谱系障碍（ASD）的遗传结构涉及常见和罕见变异的相互作用，数百种基因与该疾病风险有关。因此，科学家们完成了迄今为止ASD中最大的外显子组测序研究，包括来自31个采样来源的37,269个样本和来自SFARI，NHGRI和NIMH支持的大型测序研究。研究发现了26个全基因组重要基因和102个与ASD相关的基因。 102个基因中的13个与12个大的复发拷贝数变异重叠，表明这些基因可能导致与1p36.3, 2p15, 2q37.3, 11q13, 15q11.2, 15q24和16p11.2中的自闭症关联。

23andMe研究团队：Combining genetic and exposure data significantly improve risk prediction for skin cancer.

根据2018年ASHG年会的报告，研究人员已发现通过结合遗传学及阳光暴露数据，可以对个体的皮肤癌风险进行更好的预测。

通过收集了超过210,000名欧洲血统参与者的遗传学及相关调查数据，并对数据进行了深入分析，确定了先前已知的和潜在的皮肤癌危险因素与三种皮肤癌之间的相关性：黑色素瘤、基底细胞癌（BCC）和鳞状细胞癌（SCC）。危险因素包括紫外线暴露，其他环境因素如生活在阳光充足或高海拔地区，以及个人因素如皮肤色素沉着较轻、皮肤多痣以及皮肤癌的家族史，以上因素均会增加皮肤癌的患病风险。

研究人员将多个因素可以组合成信息量更大的统计模型。确立了表现最佳的模型，此模型包括多达50个遗传变异数据以及家族史、皮肤色素沉着和敏感性、痣数、当前日晒量估值、30岁前日光浴频率、BMI指数的遗传风险评分。此模型达到了较高的预测精度。下一步，研究人员计划将样本扩大，并最终获得足够准确的皮肤癌风险估计，供个人和临床医生使用。