微流体在靶向下一代测序中的作用

测序技术在过去的几十年中引起了很多关注，现在已经成为一个大的行业，许多商用机器可以测序从几个到几十亿个碱基的基因。在另一方面，一些微流体平台已经发展到完善的测序技术，从样品富集在基因序列的最后读，其中有许多商业化。样品富集是测序的主要要求之一，其效率非常重要，可通过微流体方法实现。本文强调，微流体技术对于开发先进的DNA测序技术至关重要，例如靶向下一代测序（NGS）。

DNA测序 - 确定构成DNA链的四个结构单元（核苷酸碱基）的顺序不仅有助于研究基本的生物过程，还可用于诊断等应用领域。通过将测序结果与参考基因组进行比较，研究人员可以确定可导致各种疾病或疾病如癌症的遗传变异，Johanson-Blizzard syndrome 等等。此外，研究NGS所带来的这些遗传变异是个性化医学发展的支柱。与Sanger测序（传统）方法相比，NGS可以更快速地测序核苷酸，且成本更低。为了进一步降低成本并增加测序深度，只有某些感兴趣的基因可以被测序。这些特定的基因是蛋白质编码部分，并已知 harbor 突变。通过“靶向NGS”，这些区域可以进行测序，而不必对全基因组进行测序4。在进行有针对性的NGS之前，感兴趣的基因需要从其他基因组中分离和富集，具有高度的特异性和敏感性。在这里，微流体可以取代繁琐的劳动密集型目标富集方法。

微流体技术能够以极小的体积操作液体，尤其是液滴微流体，在NGS 的不同方面的发展中已经广泛流行。在NGS发展的其他领域中，还有一些努力，其中使用微流体技术从基因组的其余部分分离感兴趣的基因并丰富它们用于靶向测序。其中一些技术已显示出有希望的成果，并已被采纳并整合到商业产品中。

图1：由Eastburn等人完成的工作 - 用于目标基因富集的基于液滴的微流体系统。该工作流程显示了目标基因的封装，并在末端与其他液滴分离和分离。

RainDance 技术公司开发了一个平台--ThunderStormthat并行进行数百万微滴内的聚合酶链式反应（PCR）。该平台使用微流体装置，可以产生和合并产生高目标基因浓度的液滴.Fluidigm的微流体Access Array平台可以为NGS制备富集文库，与多种测序仪兼容。该平台用于一项研究中，使用几种引物进行平行扩增，并筛选5995个基因组碱基以确定癌症突变。Eastburn 等人证实了使用PCR分离靶基因的更新进展 。在这项工作中，作者提出了一种将DNA分子封装到数百万个微滴中的新方法，然后通过TaqMan PCR反应来鉴定含有靶基因的微滴。基于荧光信号，分选含有靶基因的滴剂（图1）。在分离和富集目标基因后，现在准备进行测序。该方法已被证明可以克服其他靶基因分离技术常见的特异性问题。

杂交是丰富靶序列的另一种方法，并且以其与靶基因的包封保持一致性的能力而闻名。此外，这种靶富集的方法可以与目前的高通量NGS技术结合。Geniom生物芯片采用微流体方法利用这一杂交原理来丰富样品中的目标DNA。使用这个平台，一个新的策略被开发出来并被报道可以更高效地捕获目标基因。为此，使用微流体平台进行两个迭代循环的杂交，然后对富集的靶基因进行测序以检测癌症相关突变。

这里提到的微流体技术的作用仅仅突出了它在帮助开发NGS的许多其他领域中的作用。随着在利用微流体的NGS迅速发展的背景下，预计微流体将在未来继续扮演许多如此重要的角色。除了用于NGS的不同微流体平台的发展和进步之外，来自不同学科的更多合作对于测序领域更重要的未来突破和商业化至关重要。