“地球人口含基因球，在口腔里打轉，保持15分鐘，就可以獲取人類的基因……”

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春節期間，賀歲檔電影《瘋狂的外星人》正成為人們熱聊的話題之一，其中，外星人與地球人通過交換“基因球”的方式來建立外交關系，更是讓人們津津樂道。

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科幻片中的“基因球”是否真的存在？它獲取人類基因的原理是什么？基因測序技術到底發展到什么地步了？

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帶著疑問，基因君有幸采訪了華大智造測序儀產品經理汪婧婧博士。汪婧婧博士畢業于美國常春藤大學布朗大學，擁有非常深厚的生物醫學工程專業背景，以下是對話實錄。

01

問：“基因球”真的存在嗎？

答：“基因球”實質是一種采樣的方式。采集人類的樣品后，通過測序便可以獲取人類的基因。目前“基因球”的采樣方式雖然不存在，但是我們有類似的取樣方式，比如口腔拭子。“基因球”技術應該是基于目前采樣方式的一種想象。

02

問：“基因球”獲取人類基因的原理是什么？

答：唾液中含有口腔上皮細胞和白細胞，這些細胞內含有細胞核，細胞核內含有遺傳物質（基因組DNA）。

03

問：口腔里的唾液，就能做一個人的全部基因測序？

答：是可以的。只要唾液中細胞的DNA量能滿足一次建庫測序的需要。

04

問：為什么人類與外星人的建交，要以基因交換的方式？它到底有什么價值？

答：基因是重要的遺傳資源，是生命存在的根本。理論上可以從化學小分子入手，合成全套基因組，然后輔以一定技術手段來完成原生命體的復制。

基因是萬物生存發展之源，只有將基因資源存儲起來，才能使物種永遠保持繁衍生息、讓不被滅絕成為可能，永存才能永生。

2016年9月22日，由國家發展改革委員會批復同意組建的深圳國家基因庫，正式投入運營。國家基因庫擁有國產化的數字化平臺、自主知識產權的測序儀，對我國生物遺傳資源的安全性具有重要意義。

目前深圳國家基因庫血液、組織等生物樣本的保存能力超過2500萬管，已成為全球領先的綜合性基因庫。

05

問：目前我們在人類基因的快速檢測上，有什么具體方法嗎？

答：最早支持人類基因組計劃實現的人類基因的檢測技術，是基于半自動化的Sanger測序。

從1990到2003年花費了將近30億美金完成第一個人類全基因組的框架圖；短短20年間基因組研究已經進入高通量測序時代，通過不同的技術路線制備DNA測序模版，然后進行先進的大規模并行測序，實現測序時間和成本大大降低。

目前主流代表的測序技術有華大智造（簡稱MGI）的DNBSeq測序、Illumina橋式擴增+可逆終止化學測序、ThermoFisher的乳液PCR+半導體測序以及Pacbio SMART單分子實時測序和Oxford Nanopore納米孔單分子測序等。

DNBSeq測序技術

華大智造的DNBSeq采用了微陣列DNA納米測序技術，通過超高密度微陣列芯片和PCR-free DNA納米球技術（DNB, DNA Nanoballs）的整合可以實現高精度基因測序。

基于DNBSeq測序技術，華大智造先后推出了BGISEQ-500、BGISEQ-50、MGISEQ-2000、MGISEQ-200 等測序儀，并于2018年推出全球最高日通量的測序儀MGISEQ-T7。MGISEQ-T7在一次運行中能同時獨立操作四張芯片，從而提高了測序的速度、通量和靈活性。

MGISEQ-T7每天可生成高達6Tb的數據，相當于一天內最多60個的人類基因組，且單G費用僅$5。

完成一個人全基因組的測序時間從幾天到24小時內不等，測序成本也降到600美金以下。

06

問：“基因球”應該跟基因的測序和儲存技術有關，我們現在的測序和存儲技術發展到什么地步了？

答：“基因球”應該兼具了樣本的采集和存儲，但不包括測序。

目前，針對不同樣本類型的采集和儲存，采集器也要求多樣化，且大部分都可以便攜使用、常溫儲存和運輸，比如前面提到的口腔拭子。

這些原始樣本會經過一系列人工或者自動化實驗操作完成核酸提取和測序文庫制備，最終進入測序儀進行測序。

目前大部分的樣本采集-核酸提取-測序文庫制備到測序都是獨立的流程和設備，全流程一體化從樣本到報告是發展趨勢。

全流程一體化

07

問：未來會有像“基因球”這么小體積的兼具提取+測序+儲存的設備嗎？

答：測序技術的發展日新月異，未來的發展也一切皆有可能。非常期待華大的科學家繼續努力，早日實現這種設想。