Qiagen发布基于分子索引技术的“数字NGS”产品

Qiagen公司上周发布了一系列NGS panel和一项定制panel服务，它们都基于一项数字条形码（digital barcoding）专利技术，公司表示这项技术可以确保在任一测序平台上都能对DNA、RNA和miRNA进行无偏好性的准确定量。

Qiagen公司第二季度的收入较上年同比增长5%，超出了分析师预期的范围。Qiagen计划下半年发布三个产品，QIAseq是第一个，目前已经在市场出售。此外，公司计划发布PAXgene，该产品可以从血液样本中收集、稳定和纯化游离DNA进行液体活检；以及QIASeq单细胞文库试剂盒，它可以对单细胞中的DNA和RNA进行无需PCR的NGS分析。公司CEO Peer Schatz表示，这些产品的市场机会都超过1亿美元。

Schatz指出，现有的NGS panel设计方案还很不完美。他说，“当前的工作流程的效率和有效性一直受到早期的一些问题的阻碍，例如扩增过程中PCR重复的形成，以及不均匀的PCR反应引起的扩增偏好性。”

Qiagen最新的“分子索引（molecular indexing）”技术解决了这些问题，该技术可以在最初的靶向富集阶段，在离散的DNA分子上添加条形码标签。这些标签在后期通过与原始靶向DNA分子比对可以被分辨出，特异性标签可以使用最高分辨率来定量。

Qiagen生命科学高级副总裁Brad Crutchfield表示，该技术还采用了单引物延伸步骤，使工作流程具有独特的优势。

Crutchfield说，“简单来说，你可以在工作流程早期捕获分子并标记，然后单引物扩增使你能够在整个基因组中进行操作。这项技术可以测序那些不能测序的部分。其他技术需要双重捕获探针，因此你必须准确知道目标序列，这样就使利用panel测序基因组中的某些部分变得非常困难。”

条形码的使用还极大地提升了信噪比，使高敏感度的分析成为可能。QIAseq panel对突变检测的灵敏度通常为1%，而小型靶向panel的检测灵敏度有潜力达到约0.1%。

Crutchfield说，Qiagen公司自己开发了这项分子索引技术，但他们不是第一个采用这种策略进行靶向NGS的公司。去年，Cellular Research公司基于类似的技术，推出了Pixel基因表达谱平台。此外，CellularResearch公司表示，计划今年基于该技术推出一种大规模并行单细胞RNA测序方法。

另外，上个月纽约大学的研究人员发表了一种方法，称为最大深度测序（maximum-depth sequencing），使用了误差校对的测序方法在细胞群中检测极罕见突变。该方法直接在感兴趣的短序列上添加条形码和接头（adaptor）序列，使它可以被扩增并进行多次并行测序，以产生一致性序列。

Crutchfield表示，Qiagen公司的产品与其他方法的差异在于，条形码试剂的性质，以及最重要的是单引物延伸步骤，这使panle的设计方法更加灵活。

Qiagen利用该技术推出了四款QIAseq产品：QIAseq靶向DNA panel，检测低频基因变异和具有挑战性的基因组区域，例如高GC区；靶向RNAscan panel，进行RNA文库测序，灵敏并定量地检测已知的和新的基因融合；miRNA NGS试剂盒，解决了多余测序reads的污染问题；靶向RNAseq试剂盒，仅需要10ng的RNA就可以进行1000个靶基因的表达研究。

这些产品不依赖于特定平台，基本上可以在任一商业测序平台上运行，目前大部分验证工作都是在Illumina平台上完成的。Crutchfield说，“我们的microRNA panel不能在Thermo Fisher Scientific公司的Ion Torrent平台上运行，运行时存在一些读长问题，但是其他的panel可以在这个平台上运行。”

除了这些产品外，Qiagen还利用早前验证的6万多个基因靶点数据，提供定制panel设计服务。Qiagen还计划进一步将分子索引技术整合到在GeneReader测序平台上使用的NGSpanel中。GeneReader测序平台已经商业化推出并且不久后有四种相关的panel推出：QIAact Breast Panel和QIAact Lung Panel，这两个panel将在年底发布，QIAact Onco-HemePanel和Gene Expression Signatures Panel，将在2017年发布。

Qiagen新推出的NGS产品在福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）的组织样本和液体活检样本（包括循环肿瘤细胞和游离DNA样本）中均得到了验证。

尽管FFPE样本中的基因组成分稀少或降解，分子索引技术对FFPE样本非常有用。但和许多公司一样，Qiagen认为液体活检市场真正地需要创新的NGS技术，因此Qiagen公司计划今年下半年发布两款液体活检相关的产品。

Qiagen即将发布利用游离DNA的PAXGene血液系统，Schatz说，“我们希望能够复制在PAXGene Blood RNAse和DNAase系统以及组织RNA方案上取得的成功。游离DNA产品对产前检测和癌症研究而言是一个突破。我们利用专业知识进行创新，把血液样本收集过程和游离DNA稳定过程相结合，进而确保实现无偏好性和靶向的DNA纯化。”

公司将进入单细胞NGS分析市场。Schatz说，“目前的挑战是样本和数据有限。我们正在推出新的无需PCR的工作流程，利用独特的乘法方法和高效的文库构建技术进行高度精确的测序。”

公司没有提供这些产品发布的具体时间表。Crutchfield说，“我们将继续开发游离DNA、循环肿瘤细胞等各种液体活检制样技术相关的产品线。我们已经开发了一系列用于全基因组和转录组测序的文库制备产品。现在，我们有从样本制备到数据分析的最全面及差异化的NGS解决方案。”