下一代測序技術與微陣列技術：誰更適合生物醫學研究？

　　隨著技術進步和測序成本的大幅下滑，下一代測序(NGS)如雨后春筍般普及開來，研究人員在開展大規模基因組應用研究中傾向于選擇NGS技術而非微陣列技術，這得益于可接受的測序成本以及越來越簡單的、普及的測序方法。

　　NGS 系統和配套應用的不斷成熟，諸如文庫制備和數據分析工具，有助于推動基因組測序在科研圈內越來越流行。無論出于何種目的——更精確數據、更好分辨率、來自授予機構的壓力或者是純粹擔心被前沿技術甩在后面，無容置疑的是對革新性測序技術(提供快速的、廉價的和精確的基因組信息)的需求從未有如此巨大。

　　NGS技術在經濟和技術上已取得長足進步，并收獲了自首次出現(約十年之前)以來不斷增加的用戶認可。隨著人類基因組測序價格快速下降至1000多美元以及在市場中更便宜儀器受到熱捧，NGS測序就連預算吃緊的項目都能承擔得起。

　　引用NGS技術的大量期刊論文向芯片用戶傳達一個明確信息：NGS技術不再是新鮮事物，曾經還是一項成本過高、難以操控的技術，如今卻是許多實驗室的主流選擇，它讓研究人員生成比微陣列技術更完整、更準確的數據。

下一代測序技術與微陣列技術在各領域的偏好性

　　微陣列技術業績獲得證實

　　NGS 已取得巨大進步，人們為什么還使用微陣列技術?答案有很多原因。過去的近20年間，微陣列平臺在實驗室中有一個良好的記錄。隨著這一操作不斷走向完善，研究人員越來越熱衷于采用該技術并分析結果。一般而言，微陣列技術比NGS更易操作，不需要復雜的、高強度勞動的樣本準備以及海量的數據分析。此外，微陣列技術在數據分析中可供選擇的工具很多，不過通過使用主要方法就會得到統一的結果。與NGS測序成本相比，高通量的微陣列技術更經濟劃算，尤其當處理大規模樣品時具有顯著優勢。

　　技術更替進程

　　由微芯片技術向NGS過渡的最佳時間是何時?在兩種技術比較時應考慮哪些因素?當研究人員面臨選擇而感到困惑時，應注重考慮哪幾個關鍵領域，如應用性成熟、單個樣本成本和期望的輸出結果。下面分別列舉了在基因組學主要應用中的關鍵方面，如染色質免疫沉淀(幾乎完全過渡)和細胞遺傳學(過渡才剛剛開始)。

　　染色質免疫沉淀芯片

　　染色質免疫沉淀(ChIP)是首個將微陣列(ChiP-chip)過渡到測序(ChIP-SEQ)的技術，這是因為新的NGS技術可提供更好的峰分辨率。這項應用對測序平臺的要求不高——僅需少量短讀取片段，在NGS成本快速下降的推動下，技術過渡在短時期內完成。

　　基因表達

　　研究人員一直渴望在基因表達實驗中利用NGS技術更詳細地觀察基因表達譜，因為出于“設計偏見”的微陣列僅能提供關于特定探針檢測區域的結果，因此微陣列只不過是研究人員設計的數據庫。相反，在沒有先前知識約束下，各種RNA測序方法可覆蓋轉錄譜的所有方面，以分析諸如新型轉錄、剪接體和非編碼RNA等事項。盡管RNA測序具有技術優勢，微陣列仍然流行的兩個主要原因是：一，其作為基因組學工具長期以來被研究人員熟練使用，并在反復實驗中驗證了真實性;二，盡管NGS價格大幅下降，但是表達譜分析的陣列技術仍然較便宜并更容易處理大量樣品，如成百上千個樣品。

　　基因分型

　　在基因分型研究中，微陣列技術仍然被廣泛采用，這是因為它們相比于NGS在成本上更為便宜，以及更有利于處理全基因組關聯研究(GWAS)所需的上千份樣品。不像基因表達那樣，基于單核苷酸多態性的微陣列技術容易忽略掉設計偏差，不過，微陣列技術在SNP位點的檢測數量上具有局限，這往往促使其更專注于比較常見的變異位點，而一些研究人員認為較低的次要等位基因頻率(MAF)更應該值得關注。另一方面，全基因組測序(WGS)的成本是主要的絆腳石。為了降低測序成本和進行高通量測序，許多研究人員專注于外顯子測序，這一策略將研究重點放在僅占全基因組序列(在人類和其他哺乳動物中)2%的編碼序列上，而忽略其它非編碼序列。

　　DNA甲基化

　　在甲基化研究中會出現更復雜的選擇。無容置疑的是，NGS技術可提供一張更完整的遺傳圖譜，不過考慮到全基因組測序仍然很昂貴，為了降低成本和進行高通量研究，一些研究人員正利用針對性方法僅觀察片段甲基化，這正是微陣列技術仍然受歡迎的原因。不過，由于甲基化如何精確地作用基因組和轉錄組仍在研究之中，許多研究者發現這兩種技術組合后更適合他們的需求——NGS技術用于查找而微陣列技術用于快速建庫。

　　醫學診斷

　　在診斷領域，從芯片到測序的過渡一直很慢。屬于保守派的臨床醫生并不那么關注技術進步，令他們更感興趣的是操作簡單、結果一致以及監管部門批準，微陣列技術正好適應這幾點，并能提供一個穩定的、可靠的平臺。不過，微陣列技術僅能提供簡單的數據分析，如果想揭示新的、未知的信息就需要借助NGS技術，因此，基于NGS的、節約成本的診斷具有誘惑力，如非侵入性的產前測試。

下一代測序技術與芯片技術結合

　　結論

　　雖然價格下降和技術成熟這兩大要素讓NGS在許多方面成為首選技術，但是從微陣列技術到NGS技術的過渡是一個漫長而反復的過程。不同的應用需要不同的要求，當選擇新技術或新平臺時，研究人員在選擇時要仔細權衡。