新泽西州生殖诊所成功地将新一代测序（NGS）技术应用于检测常规体外受精（IVF）条件下的胚胎，这条信息获悉于基因组生物学与技术（AGBT）大会上牛津大学遗传学家Dagan Wells的一次谈话。
Wells在报告之前接受采访称：“新技术的应用有望改变游戏规则，让夫妇在体外受精时能接受更好受孕选择。”
NGS技术在生殖遗传学的应用创下新高。有几家公司已经推出了针对染色体异常（如21号三倍化）的无创产前诊断；2个研究小组报告了在婴儿无创全基因组检测上的进展；此外，Stephen Kingsmore和同事报告了新生儿的快速全基因分析仅需50小时。
21年前就读于伦敦大学的Wells博士首次开展关于胚胎植入前遗传学诊断（PGD）的研究，他说：“目前，新一代测序技术正在为体外受精操作提供标记。”如今，他在国立卫生研究院牛津大学生物医学研究中心领导一个实验室，并合作于他之前工作的新泽西州领先的体外受精诊所。
体外受精诊所，如密西根州的Reprogenetics 和 Genesis Genetics，已在PGD领域提供数千个遗传疾病，不过，体外受精胚胎即便没有已知的遗传风险因子，也要接受遗传筛查。Wells称：“约一半以上的体外受精的胚胎会出现染色体异常，如果出现异常情况，胚胎大多数情况下是不会移植的，否则会造成孕期流产。由于我们的处理会带来非常高水平的染色体异常，因此能确保不将染色体高度异常的胚胎植入子宫是一个好想法。”
一个IVF周期平均产生6-8个胚胎，但是往子宫植入多个胚胎会增加多胎生育风险和随之而来的医疗风险，甚至对于双胎妊娠而言，先天癫痫和脑性麻痹的风险也会增高。
Wells称：“最好的方法是，一次体外受精周期只将单一的胚胎植入子宫进行受孕，而那些染色体异常的胚胎看上去和正常的一样，甚至是染色体高度异常也不会对胚胎形态造成任何明显影响。”
体外受精胚胎的监测技术
IVF胚胎的染色体分析最初借助FISH（荧光原位杂交）技术，但是结果好坏参半。Wells说：“原因是，这项技术充其量只能观察一半的染色体，而在发育早期，每个染色体都是异常的，因此我们不能断定这些异常在发育后期是否具有致命性。”
FISH技术最终由微阵列CGH技术（comparative genomic hybrization）替代，后者能从发育3天的胚胎单细胞中提取DNA，并进行全基因组扩增（WGA）和CGH操作，最终显示每个染色体的拷贝数。Wells相信，英国公司BlueGnome——最近被Illumina公司收购——在该技术领域进行大量的研发工作，有望生产出一个被称之为“强大的系统平台”。
临床试验表明：微阵列CGH显著提高妊娠率，降低流产几率和疾病（如唐氏综合征）发病率，如今一些诊所引进了微阵列CGH这一快速筛查技术，仅需48小时就可对受精5天的胚胎进行分析。
微阵列CGH的缺点是成本太高。Wells称：“BlueGnome为了降低价格做了大量工作，但是价格依然没有降下来。我们的实验室获得单个胚胎的价格打折后是150美元，由于体外受精（IVF）可培育的胚胎多达20个，这就要求还需支付额外的几千美元。”
为了寻找新技术以提高准确度和降低成本，Wells选取了Life Technology公司Ion Torrent PGM平台（下一代测序技术）。他说：“我们希望技术平台能够做到用户友好化，并能应用于诊断系统中而不会出现繁琐的问题。此外，我们还需要技术平台具有快速的特点。由于Ion Torrent系统能适应这些测序需求，因此我们选择了它。”
Wells称：“胚胎发育第3天可进行DNA检测，不过第5天就需要植入子宫中。一旦超过5天，胚胎快速发育和子宫不再受孕的风险会增加。因此，速度和准确度都是必需的。”
此外，许多的IVF诊所由于缺少遗传学专家不能不将细胞送到专门的实验室去检测，这也要耽误1天时间。
测序技术在胚胎监测的新应用
Wells使用Ion Torrent仪器近一年了，他说：“我尝试像对待其它基因组DNA一样处理胚胎DNA，得到的经验是，操作测序越简单，测序结果越好”
Wells称：“Ion Torrent PGM 具有与iPhone应用程序一样的非常友好的用户界面，能够将每一个DNA片段分配到染色体区域内，因此我们能计算出每个染色体来源的片段。此外，样本测序的重复性也能保证。”
为了获取统计意义上的结果，基因组测序的覆盖度最好略低于1×。Wells称，“我们仅需要每个染色体的数千个DNA片段，而对小染色体而言，约5-10,000的读长在统计学上很有说服力。”
每一个测序需要的总读长约为15万。Wells称：“如果得到5％的基因组覆盖率，我们就会很高兴了，因为这足以用于染色体诊断。”
Wells研究小组已在单芯片上分析了32个胚胎DNA，这一数值增加到100也是可行的。此外，相比于单阵列方法，该技术的成本是较低的，每一个样本需要70美元，而下一代测序价格的下降趋势将加强这一优势。
全基因组扩增（WGA）造成了偏差，这导致读长并非完全与染色体大小成比例。Wells称：“这些偏差具有重复性，只要有正常样本供参考，这些偏差在诊断方面不成问题。”
经过广泛临床前验证后，威尔斯和同事有足够信心对一对夫妇进行基于下一代测序技术的生殖遗传检测，经过遗传数据分析后，两次怀孕的状况都很正常。
Wells称：“NGS技术（处于初期）的优势体现在：诊断单基因疾病以及发现怀孕障碍症遗传因子。”
下一代测序仪器Ion Torrent的其它应用
江苏省中医院使用Life Technologies的基因测序设备进行临床治疗已经有八年的时间，积累了6000多例临床病例。这些每天24小时运转的测序设备帮助该院大大提升了疗效。该院病理科主任医师赖仁胜教授在研讨会上作了"临床医学基因规范检测应用"专题演讲。他认为，常见恶性肿瘤使用基因测序和靶向药物治疗效果最明显。目前癌症化疗总体有效率在30-40%左右，而通过基因测序筛选出获益病人，有效率可以提高到80%。。传统的癌症化疗方法疗效差，毒性强。一旦找到突变基因，就可以用靶向治疗。赖仁胜教授对基因测序技术在恶性肿瘤治疗领域的前景非常有信心。
赖仁胜教授还指出，基因测序还可以帮助纠正医疗健康认识方面的一些误区。例如，吸烟致癌说是不科学的，如果通过基因测序发现一个人的基因是尼古丁依赖基因，他就需要吸烟，吸烟对他的身体有好处，反之，如果他的基因是尼古丁致癌基因，他就不能吸烟，类似的还有饮酒、戒毒等等。中国流行给孕妇补充叶酸，实际上这是很不科学的，孕妇能不能补充叶酸、需不需要补充叶酸，要进行相应的基因测序，如果不做基因测序，盲目地补充叶酸就很可能导致孕妇中老年后严重的健康问题。
同仁医院检验科主任医师鲁辛辛在研讨会上做了"微生物基因测序技术的临床应用"的专题演讲，阐述了微生物基因测序的原理。鲁辛辛说，在临床诊断上，分子诊断和PCR加基因测序是最简便、最精确、最快速的方法。除了用传统的测序方法进行微生物鉴定和分类以外，她还介绍了全基因组鸟枪测序法、多位点序列分析等。鲁辛辛向大家介绍了业内应用比较广泛的基因测序系列产品，其中Life Technologies新推出的Ion Torrent个人化操作基因组测序仪采用了创新的半导体芯片技术，测序速度快，且具有极高的扩展性，应用简单，造价不高，在临床上会有比较好的应用。
Life Technologies大中华区高级市场总监刘京雪博士介绍说，Life Technologies非常看好中国的市场前景，公司总部在今年年初将大中华区提升为与美国、欧洲、亚太及日本区平级的四大区之一就是明显的例证。他表示Life Technologies将继续努力与中国医学界及有关政府部门紧密合作，争取把先进的基因测序技术介绍到中国来，为中国的医疗与医改事业作出贡献。
Life Technologies大中华区测序产品经理王博飞博士阐述了测序技术发展历史和原理、测序技术的应用以及测序技术的前景。人类基因测序始于上世纪90年代，从基于毛细管基因分析的第一代测序到后来的基于高通量化学技术的第二代测序，再到最近兴起的基于半导体芯片技术的革新性测序技术，从测序通量、测序时间和测序费用方面都有惊人的改善。上世纪90年代开始的人类基因组测序采用的是第一代测序，全球的很多专家用了十多年的时间才完成了一个人类基因组的测序，花费了几十亿美元；现在，一个人的全基因组测序只需几天的时间，费用降到了数千美元。基因测序未来将发展到单分子测序和纳米测序。总的来说，基因测序的发展趋势就是更简单、更方便、更快速、更便宜。Life Technologies的第一代、第二代测序技术以及Ion Torrent个人化操作基因组测序仪在各个领域得到了广泛应用。例如，Life Technologies第二代高通量测序平台SOLiD协助治疗美国肌无力双胞胎，Ion Torrent在德国的大肠杆菌疫情中，迅速检测出致病的大肠杆菌基因组。在中国，Life Technologies协助建立2008北京奥运食品检测平台，支持公安部打拐行动。
