全基因组测序(Whole Genome Sequencing, WGS)是指在单一时间内决定一个有机体整个或几乎整个DNA序列的过程。这不仅涵盖有机体的染色体DNA,还包括线粒体中的DNA,对于植物而言,还涵盖叶绿体中的DNA。自2014年开始,全基因组测序逐渐被引入临床,而未来全基因组数据可能成为指导治疗干预的重要工具。
全基因组测序能够准确识别疾病易感性及药物反应,将对研究人员特别是那些关注进化生物学的人士带来深远影响。
全基因组测序的历史可以追溯到1970年代和1980年代,当时的测序方法主要是手动进行。例如,Maxam–Gilbert测序和Sanger测序等技术已经能够对几种微生物和病毒进行测序。随着1990年代自动化测序技术的发展,较大的细菌和真核基因组的测序变得更加高效。 1995年,流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)成为第一个被全基因组测序的有机体,此后,一系列细菌及一些古菌随之被测序。
全基因组测序的应用越来越受到关注,这是因为几乎任何拥有完整DNA副本的生物样本都可以提供所需的基因材料,这包括唾液、上皮细胞、骨髓及植物叶片等。随着技术的进步,甚至可以透过单细胞基因组测序技术从一群细胞中选择个体细胞进行测序。这些创新方法不仅提升了环境微生物学的研究范围,也为基因诊断提供了全新的应用前景。
在2000年,全基因组测序的首次成功实现部分是通过使用特色的双端测序技术,而这一技术一直以来都受益于不断的创新和改进。 1996年,第一个真核生物——酵母(Saccharomyces cerevisiae)被完全测序。随着技术的推进,越来越多的生物基因组数据被解码,这在未来的个人化医疗中无疑将成为一项重要资源。
目前市场上数以千计的基因组已经被完整或部分测序,这不仅显著降低了测序成本,还加速了医疗诊断的过程。
随着技术的进步,全基因组测序的商业化则成为了现实。不少私营公司如Illumina、BGI等正积极开发能够广泛应用于研究及临床的整套基因测序平台。随之而来的是测序成本的逐步降低,最初的目标定为$1,000 USD,现在这个数字甚至已被一些公司再度降低到$100。
这种变化同时也推动了医疗保健体系的改革。研究显示,通过基因测序,临床医生能更快地对患者的疾病根源进行诊断及干预,从而提高了患者的治疗效果。例如,从2016年到2018年间,快速全基因组测序(rWGS)在急性重症婴儿中的应用显示出令人瞩目的有效率和临床实用性。
根据一些报告,透过全基因组测序,医疗机构能够在15%的患者中重新设计治疗方案,这在一些临床病例中甚至能节省大量的医疗开支。例如,有研究指出,进行基因测序可减少患者的住院天数,并提高长期生存率。随着观众对这项技术的了解加深,如何将基因组数据有效转化为实际的医疗应用也成为当前研究中的一大挑战。
全基因组测序的出现,为疾病的预测、诊断及治疗方式带来了革命性的变革,是否能真正改变个人健康管理,还需时间来验证。
从基因组测序的历史看来,这项技术无疑将在未来的个人化医疗中发挥重要作用。但在独特的健康需求及环境中,如何有效地整合全基因组数据以曼征健康管理的个体差异?这无疑是一个值得深入思考的问题吗?