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三款热门新一代测序仪的比较

2012.7.25

　　生物通报道来自英国Wellcome Trust Sanger研究院的研究人员对市场上三款热门测序仪(Ion PGM、PacBio RS、MiSeq)的性能进行了比较。该成果发表在7月24日的《BMC Genomics》上。

　　蓬勃发展的新一代测序(NGS)技术彻底改变了基因组学和遗传学研究。随着2011年三款新的测序平台的发布，此领域的变革步伐不断加快。这三款新平台分别为：Ion Torrent的PGM、Pacific Biosciences的RS和Illumina的MiSeq。

　　Ion Torrent的PGM是利用半导体技术来检测合成过程中核苷酸掺入时释放的质子。PacBio则通过单分子实时(SMRT)测序技术来实现碱基检测。而 Illumina则一直采用边合成边测序方法，之前的Genome Analyzer和HiSeq 2000是这样，MiSeq也同样，不过通量更低、周转时间快，适合小型实验室和临床诊断市场。

　　在这项研究中，研究人员将这些平台所获得的结果与HiSeq的性能进行了比较。为了获得足够的覆盖深度，实现有意义的分析，他们对一组4个微生物基因组进行了测序，其平均GC含量在19.3-67.7%。之后他们报告了覆盖度分布、偏向、GC分布、变异检测和准确性的分析数据。

　　研究人员发现，Ion Torrent、MiSeq和PacBio RS技术所产生的数据对富含GC、中性和富含AT的基因组都表现出近乎完美的覆盖，只是在利用PGM对富含AT的恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)基因组进行测序时，有大约30%的基因组无覆盖。

　　他们还对每个平台检出变异的能力进行了分析，发现从Ion Torrent数据中检出的变异略多于MiSeq，但代价是假阳性率也更高。从PacBio的数据中检出变异也是可能的，但需要更高的覆盖深度。

　　研究人员也观察了各个平台的错误率，Illumina低于0.4%，Ion Torrent为1.78%，而PacBio为13%，但热图显示PacBio的错误是均匀分布在染色体中。他们在PGM和MiSeq的数据中均观察到背景特异的错误，PacBio则没有。

　　作者认为，尽管Ion Torrent PGM平台的原始错误率高于Illumina的数据，但考虑到有足够的覆盖，故两种技术检出SNP的能力相当接近。然而，利用PacBio的数据来检测 SNP是不准确的;单分子测序检测低水平变异的能力仍未经过证实。他们发现，PacBio的长读取对de novo拼接很有用，不过他们认为目前尚未充分优化，仍需要大量的方法开发。了解PacBio

　　作者总结道，这三台快速周转的测序仪都能够产生有用的序列。然而，就数据质量和应用而言，还存在很大差异。产量有限且每个碱基的费用高阻碍了大规模测序项目在PacBio仪器上的开展。从实用性和流程方便性来看，PGM和MiSeq相当接近。决定购买哪一台将取决于可利用的资源、现有设施和人员的经验，当然，资金和应用也要考虑。

基因组研究人员

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周锦帆