DNA測序技術

DNA測序技術，又叫基因測序技術。

人類基因組這部由A、T、G、C四個字母組成的卷帙浩繁的生命天書如同一座寶庫，保藏著幾千年來人們迫切想知道的秘密，DNA測序技術就好似“芝麻開門”這樣的咒語，是我們打開寶庫的金鑰匙世界上第一個測定DNA序列的方法是由英國生化學家弗雷德里克·桑格爾發明的。自此DNA測序的速度就一直呈加速態勢。2001年人類基因組草圖耗資4.37億美元，耗時13年。到了2007年，第一個完整人類基因組序列圖譜的誕生只花費了150萬美元，3個月就搞定。2009年1月2日，美國加州太平洋生物科學公司的科學家喬納斯·考爾拉赫、斯蒂芬·特納及其研究小組在《科學》雜誌上發表論文稱，他們將納米技術與晶元技術相結合，發明了一種新型測序方法，速度是現有技術的3萬倍。

DNA sequencing technology

Sanger 法測序的原理就是利用一種DNA聚合酶來延伸結合在待定序列模板上的引物。直到摻入一種鏈終止核苷酸為止。每一次序列測定由一套四個單獨的反應構成，每個反應含有所有四種脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)，並混入限量的一種不同的雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)。由於ddNTP缺乏延伸所需要的3-OH基團，使延長的寡聚核苷酸選擇性地在G、A、T或C處終止。終止點由反應中相應的雙脫氧而定。每一種dNTPs和ddNTPs的相對濃度可以調整，使反應得到一組長幾百至幾千鹼基的鏈終止產物。它們具有共同的起始點，但終止在不同的核苷酸上，可通過高解析度變性凝膠電泳分離大小不同的片段，凝膠處理后可用X- 光膠片放射自顯影或非同位素標記進行檢測。

非同位素銀染測序系統操作技術

Promega公司的SILVER SEQUENCETM DNA測序系統是一種無放射性的序列分析系統，它通過靈敏的銀染方法檢測凝膠中的條帶。銀染提供了一種對於放射性或熒光法來說更加快速，廉價的替代方法。測序結果可以在同一天內得到；電泳完成後經90分鐘就可讀序，這是常規的放射性測序法做不到的。此外, SILVER SEQUENCETM系統用未修飾的5'OH寡聚核苷酸作為引物，減少了特殊修飾寡聚核苷酸的花費。該系統不需要放射性方法中對同位素的謹慎操作，也不需要熒光法或化學發光技術的昂貴試劑。另外，也不需要象大多數熒光法那樣用儀器來檢測序列條帶。 Taq DNA聚合酶在95℃時極強的熱穩定性。本系統利用的測序級Taq DNA聚合酶是一種Taq DNA聚合酶的修飾產品，對於雙鏈DNA模板有非常好的效果，具有高度的準確性，能產生均一的條帶，且背景低。

SILVER SEQUENCETM系統包含被修飾的核苷酸混合物，如7-去氮dGTP(7-deaza dGTP，或dITP)替代dGTP可清除由GC豐富區域所引起的條帶壓縮現象。

退火溫度是熱循環測序中最重要的因素。高退火溫度可減少模板二級結構。提高引物結合模板配對的嚴謹性。鏈重退火和模板二級結構則限制了小片斷PCR產物(<500bp)得到清楚的序列數據的能力。引物延伸起始於每個循環的退火階段。在較低溫度時，聚合酶可能會遇到堅固的二級結構區域，它可導致聚合酶解離。則在四個電泳道中均有同一相對位置的條帶。因為這些原因，應該使用儘可能高的退火溫度。對於有牢固二級結構的模板建議使用95℃變性、70℃退火/延伸的循環模式。一般來說，較長的引物及GC含量高的引物能得到較強的信號。實驗結果表明，>24mer的GC含量約為50%的引物可得到最佳結果。

由於本系統採用熱循環裝置, 與常規的測序方法相比具有如下幾點好處：(1).本方法線性擴增模板DNA產生足夠的產物使銀染技術能夠檢測序列條帶，測序反應需要0.03-- 2pmol模板DNA, 隨模板種類而定。(2). 在每一個變性循環中的高溫可以取代對雙鏈DNA(dsDNA)模板的鹼變性及乙醇沉澱過程，變性循環也有助於消除由於線性dsDNA模板(如PCR反應產物)快速重退火所引起的問題。(3). 高溫聚合酶反應減弱了DNA模板的二級結構，允許聚合酶穿過高度二級結構化的區域。

待測已提純的DNA，可為單鏈，也可為雙鏈。

科學家在一個蝕刻有納米結構的微陣列晶元上放置了數以千計的波導管。這是一種微型、中空的金屬管，直徑大約20納米，體積大約是1毫微微微升，一個DNA分子外加一個DNA多聚酶分子便可將管內空間佔滿。這樣一來，僅在一塊小小的晶元上，就能同時進行數千個測序反應。尤其可貴的是，在這種微型波導管中進行測序反應時，干擾會顯著減少，也就是說可以大幅提高精確度。

目前的產品中，每個晶元上的波導管大約有3000個，太平洋生物科學公司打算2010年推出這一級別的產品。據公司創始人特納預計，到2013年，將實現每張晶元放置一百萬個波導管，屆時將能在半小時內測完人類基因組全序列，精確度達到99.999%，花費低於1000美元。

儘管美國得克薩斯州貝勒醫學院的邁克爾·梅茲克博士表示特納的展望過於樂觀，但這樣驚人的速度讓我們彷彿看到了計算機CPU曾經的前進步伐——集成電路上容納的晶體管數目，每18個月就會增加一倍，性能也將提升一倍。有人評論道，DNA測序技術將跟隨計算機技術和通訊技術成為第三個“摩爾定律化”的學科產業。

DNA測序儀，性能特點，自動化程度高，提供連續、無需監控的操作，自動灌膠、上樣、電泳分離、檢測及數據分析，可連續運行24小時無需人工干預。樣品分析量大，一束毛細管可同時對16個樣品進行全自動分析，一天可完成數百個樣品的測序或片段分析工作。先進的熒光檢測系統，採用光柵分光，CCD攝像機成像技術，實現多色熒光同時檢測，與傳統的濾鏡及光電倍增管的檢測方式相比，光柵及CCD的優勢在於更新熒光化學時無需更換任何硬體設備。從激光光源發出的光線被光學元件分成兩股，16根毛細管被一束激光同時從兩面照射，有效提高熒光檢測靈敏度和均一性。DNA測序儀在2011年前多由美國生產。

2011年4月18日，由中科院北京基因組研究所與中科院半導體研究所承擔的“模塊化DNA分析系統”項目通過評審驗收。這標誌著我國在第二代DNA測序儀研發方面，形成了具有自主知識產權的高通量DNA測序技術及其系統樣機。日前，驗收組對該項目進行了測試和驗收考核。驗收組認為，此項目完成了儀器研製項目實施方案所要求的各項技術指標，有效測序片段數量、平均讀長和有效序列數據總產量等關鍵技術性能指標遠遠優於立項指標，該成果實現了與國際主流設備性能相當的國產化DNA測序能力，在基因組學、生物信息學，乃至生命科學諸多方向的基礎研究和應用研究方面具有重要實用價值。項目負責人、中科院北京基因組所副所長於軍表示，計劃下一步將繼續開發適應於我國科研需求的下一代測序儀、配套試劑、晶元和測序分析軟體等，使這一設備全面實現系統功能。

高壓電泳儀，測序用電泳槽，制膠設備，PCR儀。

（1）SILVER SEQUENCETM DNA測序試劑盒。

（2）丙烯醯胺和甲叉雙丙烯醯胺儲備液（38%丙烯醯胺 W/V，2%甲叉雙丙烯醯胺 W/V)：95g丙烯醯胺，5g甲叉雙丙烯醯胺溶於140ml 雙蒸水中，定容至250ml，0.45mm過濾器過濾后，貯於棕色瓶中，置於4℃冰箱可保存2周。 （3）10%過硫酸銨，0.5g過硫酸銨溶於4ml水中，定容至5ml，應新配新用。

（4）10×TBE緩衝液（1 mol/L Tris, 0.83mol/L 硼酸，10mmol/L EDTA)： 121.1g Tris，51.35g硼酸，3.72g Na2 EDTA ·2H2O，溶於雙蒸水中定容至1升，置於4℃下可貯存2周，其pH約為8.3。

（5）TBE電極緩衝液：10×TBE 緩衝液稀釋至1×TBE備用。

（6）TEMED

（7）固定/停止溶液：10%冰醋酸（V/V）配製2升備用。

（8）染色溶液：硝酸銀2克，甲醛3ml，溶於2升超純水中備用。

（9）顯影溶液：60克碳酸鈉（Na2CO3)溶於2升超純水中，使用前加3ml 37% 甲醛和 40ml硫代硫酸鈉溶液（10mg/ml)。

（10）95%乙醇。

（11）0.5%冰乙酸。

（12）Sigmacote (Sigma CAT. #SL-2)。

成功地使用銀染測序系統需要對提供的操作方法進行仔細考慮。銀染不如放射性檢測法靈敏，而需要更多的模板量，此外，也不可能通過延長X-光膠片曝光時間的方法增加信號強度。因此，請使用推薦的DNA模板量, 每次均使用所提供的對照檢查系統的可靠性，並且注意如下幾點：

（1） DNA的濃度和純度必須經過瓊脂糖凝膠電泳或熒光法測定, 樣品應與已知量DNA一起電泳。

（2）分光光度法對於很多DNA提取物包括質粒小量製備來說，並不能給出一個可信的DNA濃度估計，混雜的染色體DNA、蛋白、RNA、有機物及無機化合物均可能有260 nm光吸收。因此，分光光度法常常錯誤地高估DNA濃度。 （3） DNA製備過程中用核糖核酸酶處理所產生核糖核苷酸，雖然它們在電泳后DNA樣品的前面，並不能觀察到，但它們仍會有260nm光吸收。

測序反應

1. 對於每組測序反應，標記四個0.5ml eppendorf管(G、A、T、C)。每管加入2ml適當的d/ddNTP混合物(d/ddNTP Mix)。各加入1滴(約20ml)礦物油，蓋上蓋子保存於冰上或4℃備用。

2. 對於每組四個測序反應，在一個eppendorf管中混合以下試劑：

（1）樣品反應：

質粒模板DNA 2.1pmol

5×測序緩衝液 5ml

引物 4.5pmol

無菌ddH2O 至終體積16ml

（2）對照反應

pGEM-3Zf(+)對照DNA(4mg) 4.0ml

5×測序緩衝液 5ml

pUC/M13正向引物(4.5pmol) 3.6ml

無菌ddH2 O 至終體積 16 ml

3. 在引物/模板混合物(以上第2步)中加入1.0ml測序級Taq DNA聚合酶(5u/ml)。用吸液器吸動幾次混勻。

4. 從第3步的酶/引物/模板混合物中吸取4ml加入每一個d/ddNTP混合物的管內。

5. 在微量離心機中離心一下，使所有的溶液位於eppendorf管底部。

6. 把反應管放入預熱至95℃的熱循環儀，以[注意]中循環模式為基準，開始循環程序。對於每個引物/模板組合都必須選擇最佳退火溫度。下列程序一般能讀出從引物開始350鹼基的長度。

7. 熱循環程序完成後，在每個小管內加入3μl DNA測序終止溶液，在微量離心機中略一旋轉，終止反應。

[注意] 1、測序所用模板DNA的量一般按下面要求加入：

模板種類/長度 模板量

200bp (PCR產物) 16ng(120fmol)

3000-5000bp（超螺旋質粒DNA) 4mg (2pmol)

48000bp(λ,粘粒DNA) 1mg(31fmol)

由於超螺旋質粒產生的信號比鬆弛的線性雙鏈DNA弱，因此使用超螺旋質粒作為模板時其用量要比其它模板大一些。

2、計算與4.5pmol相當的引物納克數可用以下一般公式：

4.5pmol=1.5ng×n,其中n為引物鹼基數

計算與1pmol相當的引物微克數可用以下一般公式：

dsDNA:1pmol=(6.6×10-4 mg)×n,其中n為模板鹼基對數

ssDNA:1pmol=(3.3×10-4 mg)×n,其中n為模板鹼基數

3、為阻止Taq DNA聚合酶延伸非特異性退火引物，熱循環儀必須預熱至95℃。溫度變換應越快越好。下面的循環時間不包括變溫時間。如果你無法確定使用何種模式，建議從模式1開始。

模式1：適用於引物<24鹼基或GC含量<50%

95℃ 2分鐘。然後： 95℃ 30秒(變性), 42℃ 30秒(退火), 70℃ 1分鐘(延伸)。

模式2:適用於≥24鹼基或略短的GC含量≥50%的引物。

95℃ 2分鐘, 然後: 95℃ 30秒(變性), 70℃ 30秒(退火/延伸)。 4. 在加入終止溶液之後樣品可在4℃保存過夜。

測序凝膠板的製備

玻璃板的處理

銀染測序的玻璃板一定要非常清潔，一般先用溫水和去污劑洗滌，再用去離子水沖洗玻璃板，除去殘留的去污劑，最後用乙醇清洗玻璃板。玻璃板上遺留的去污劑微膜可能導致凝膠染色時背景偏高(棕色)。短玻璃板經粘合溶液處理可將凝膠化學交聯於玻璃板上。這一步對於在銀染操作過程中防止凝膠撕裂至關重要。

短玻璃板的處理

A. 在1ml 95%乙醇, 0.5%冰乙酸中加入5ml粘合硅烷(Bind Silane), 配成新鮮的粘合溶液。

B. 用經浸透新配的粘合溶液浸透的吸水棉紙擦拭仔細清洗過並已經自然乾燥的玻璃板, 整個板面都必須擦拭。

C. 4-5分鐘后, 用95%乙醇單向擦玻璃板, 然後略用力沿垂直方向擦拭。重複三次這一清洗過程, 每次均須換用乾淨的紙, 除去多餘的粘合溶液。

[注意] 1. 在95%乙醇單向擦玻璃板時過度用力會帶走過多的粘合硅烷, 使凝膠不能很好地粘附。

2. 準備長玻璃板之前要更換手套，防止粘染粘合硅烷。

3、防止粘合溶液沾染在長玻璃板上是很重要的, 否則將導致凝膠撕裂。

長玻璃板的處理

A. 用浸透Sigmacote溶液的棉紙擦拭清洗過的長玻璃板。

B. 5-10分鐘後用吸水棉紙擦拭玻璃板以除去多餘的Sigmacote溶液。

[注意] 1. 用過的凝膠可在水中浸泡後用剃鬚刀片或塑料刮刀颳去。玻璃板須用去污劑完全清洗。或者凝膠用10% NaOH浸泡后除去。為防止交叉污染, 用於清洗短玻璃板的工具必須與清洗長玻璃板的工具分開, 如果出現交叉污染, 以後製備的凝膠可能撕裂或變得鬆弛。

凝膠的製備

（1）玻璃板經粘合硅膠和Sigmacote處理后，即可固定玻璃板。該方法是用0.2mm或0.4mm厚的邊條置於玻璃板左右兩側，將另一塊玻璃板壓於其上。在長玻璃板的一側插入鯊魚齒梳平的一面邊緣，用夾子固定住。

（2）根據所需要的凝膠濃度，按下表製備測序凝膠，一般6%-8%的膠濃度可獲得較好的結果。配製過程中，先用適量雙蒸水溶解尿素，再加入 Acr&Bis和10×TBE緩衝液，再用雙蒸水調終體積至99.2ml，並用0.45mm的濾膜過濾，然後加過硫酸銨和TEMED。溶解尿素時不必加熱。如果確需加熱則應等溶液完全冷卻后，方可加入TEMED和過硫酸銨。一般在膠灌制后4-6分鐘，即開始聚合，如果聚合不好，則應使用高濃度的 TEMED和過硫酸銨。

凝膠終濃度

3 4 5 6 8 12 16 18

尿素(g) 42.0 42.0 42.0 42.0 42.0 42.0 42.0 42.0

Acr&Bis(ml) 7.5 10.0 12.0 14.5 20.0 30.0 40.0 50.0

10×TBE緩衝液(ml) 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0

雙蒸水(ml) 47.5 45.0 43.0 40.5 35.0 25.0 15.0 5.0

10%過硫酸銨(ml) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7

TEMED(ml) 87 80 80 80 80 70 47 40

(3)膠配製好后，即可灌制膠板。一般是將凝膠沿著壓條邊緣緩慢地倒入玻璃板的槽中，倒完后，靜止放置使之聚合完全。

[注意] 1、使用夾子固定玻璃板時，最好夾子的力量稍大一些，防止因力量不足使灌膠的過程中出現漏膠液現象。

2、灌制凝膠的過程中要嚴防產生氣泡，否則影響測序的結果。

電泳

預電泳

（1）當凝膠聚合完全后，撥出鯊魚齒梳，將該梳子反過來，把有齒的一頭插入凝膠中，形成加樣孔。

（2）立即將膠板固定在測序凝膠槽中，一般測序凝膠槽的上下槽是分開的，因而只有在固定好凝膠板后，方能加入TBE緩衝液。

（3）稀釋10×TBE緩衝液至1×TBE，將該緩衝液加入上下二個電泳槽中，去除產生的氣泡，接上電源準備預電泳。 （4）有些電泳槽，如LKB的Macrophor等是使用水浴加熱的，則應先將水浴加熱至55℃後進行預電泳。有的不使用水浴加熱，依靠電泳過程中自身產生的熱進行保溫，如上海求精有機玻璃儀器生產的測序電泳槽，這種槽需夾上二塊散熱鋁板，使整個凝膠板的溫度一致。

（5）按30V/cm的電壓預電泳20-30分鐘。預電泳的過程是去除凝膠的雜質離子，同時使凝膠板達到所需的溫度。高溫電泳可防止GC豐富區形成的髮夾狀結構，影響測序的結果。

[注意]

（1）. 用鯊魚齒梳製作加樣孔時，應注意將齒尖插入膠中0.5mm左右，千萬注意不能使加樣孔滲漏，否則得不到正確的結果。

（2）. 應時刻注意上面電泳槽中的緩衝液是否滲漏，否則極易造成短路而損壞電泳儀。

樣品的製備

當在預電泳時，即可進行樣品的製備，將反應完畢的樣品在沸水浴中加熱1-3分鐘，立即置於冰上即可。如果樣品長時間不用，則應重新處理。可使用4- 6%聚丙烯醯胺凝膠，膠厚0.4mm。厚度小於0.4mm的膠可能導致信號太弱。加樣時不必吸去上層覆蓋的礦物油，但要小心地吸取礦物油下的藍色樣品。

上樣及電泳

關閉電泳儀，用移液槍吸緩衝液清洗樣品孔，去除在預電泳時擴散出來的尿素，然後立即用毛細管進樣器吸取樣品，加入樣品孔中。上樣順序一般為G、A、 T、C。加樣完畢后，立即電泳。開始可用30V/cm進行電泳，5分鐘后可提高至40-60V/cm，並保持恆壓狀態。一般來說，一個55cm長， 0.2mm厚的凝膠板，在2500V恆壓狀態下電泳2小時即可走到底部，同時在電泳過程中，電流可穩定地從28mA降至25mA。為了能讀到更長的序列，可採用兩輪或多輪上樣。

[注意]

1、上樣電泳時，一定要注意凝膠板的溫度是否達到55℃左右，如果還沒有達到，則應等溫度達到后才能上樣電泳。

2、一般來說電泳時，不宜使用太高的電壓，因為太高的電壓會使凝膠的解析度降低，並且使帶擴散。電泳中可進行恆功率電泳。

測序凝膠的銀染

染色過程要求凝膠浸在塑料盤中。因而至少使用兩個盤子，大小與玻璃板類似。在盤中加入新鮮溶液之前須用高質量的水洗滌盤子。

1. 電泳完畢後用一個塑料片子小心地分開兩板，凝膠應該牢固地附著在短玻璃板上。

2. 固定凝膠：將凝膠(連玻璃板)放入塑料盤，用固定/停止溶液浸沒，充分振蕩20分鐘或直至樣品中染料完全消失，膠可在固定/停止溶液中保存過夜(不振蕩)。保留固定/停止溶液，用於終止顯影反應。

3. 洗膠：用超純水振蕩洗膠3次，每次2分鐘。從水中取出, 當轉移至下一溶液時拿著膠板邊沿靜止10-20秒，使水流盡。

4. 凝膠染色：把凝膠移至染色溶液充分搖動30分鐘。

5. 凝膠顯影：

(1). 在顯影溶液中加入甲醛(3ml)和硫代硫酸鈉溶液(400μl)以完成顯影液的配製。

(2). 從染色溶液中取出凝膠放入裝有超純水的盤中浸洗5-10秒。注意，把凝膠從超純水轉移到顯影溶液的總時間不能長於5-10秒。浸泡時間過長則導致信號微弱或喪失信號。若浸泡時間過長，可重複第五步用染色液浸泡。

(3). 立刻將凝膠轉移至1升(總量的一半)預冷的顯影液充分振蕩直至模板帶開始顯現或開始出現第一批條帶，把凝膠移入剩下的1升顯影液中繼續顯影2--3分鐘，或直至所有條帶出現。

6. 固定凝膠：在顯影液中直接加入等體積的固定/停止溶液。停止顯影反應，固定凝膠。

7. 在超純水中浸洗凝膠兩次，每次2分鐘，注意在本操作中戴手套拿著膠板邊緣避免在膠上印上指紋。

8. 將凝膠置於室溫乾燥或用抽氣加熱法乾燥。在可見光燈箱或亮白，黃色背景(如紙)上觀察凝膠，若需永久保存的記錄, 則可用EDF膠片保留實驗結果。

[注意]　測序產物的銀染是顯現序列信息的一種新方法，本系統的成敗受幾個因素的影響。

1. 水的質量對於染色的成功極其重要。超純水(NANOpureR 或Milli-QR 的水)或雙蒸水可獲得較好的效果, 如果水中有雜質, 則低分子量條帶可能無法出現。

2. 碳酸鈉也非常重要。使用新鮮的，美國化學學會級碳酸鈉較好，如Fisher和Kodak ACS試劑級碳酸鈉(Fisher Cat #S263-500或S262-3，或Kodak Cat #109-1990)，一般可獲得較好的結果。

3. 染色后的洗滌步驟是非常關鍵的。如果凝膠洗滌時間太長，銀顆粒會脫離DNA, 產生很少或沒有序列信號。如果洗滌時間過長，染色步驟可以重新進行。

4. 如果凝膠厚度超過0.4mm或丙烯醯胺濃度高於4-6%，則有必要延長固定和染色的時間。如果凝膠比0.4mm薄，染色反應后的洗滌必須縮短至不超過5秒。

5. 在室溫下進行所有步驟，顯影反應除外。顯影溶液必須預冷至10-12℃以減小背景雜色。注意：臨用前在顯影溶液中加入甲醛和硫代硫酸鈉。用新配的染色及顯影溶液。不要重複使用任何溶液。

快速測序造福人類

DNA測序方法的飛速發展讓我們不僅知曉了人類的全基因組序列，小麥、水稻、家蠶以及很多細菌的序列也都盡在掌握，這時探明一段序列所代表的生物學意義成了科學家的新目標。

通過對人類基因組序列的分析，科學家發現30億對核苷酸組成的龐大序列中只有1.5%用於編碼基因，另外還有少許扮演調控基因表達的角色，剩餘的大部分都是功能未知的“垃圾DNA”。從表面上看，人與人之間的不同是如此繽紛複雜，但深入到DNA水平上，基因編碼序列卻只有0.1%的不同。很多時候，在一條序列上，人與人之間只有一個核苷酸的差異，這種現象被科學家命名為單核苷酸多態性（Single Nucleotide Polymorphisms，簡稱SNPs）。

以往在數萬個人類基因中篩選致病相關基因就像大海撈針。科學家需要取得同一個家族的多位患者的標本，才能設法定位這個基因究竟在何處。比如在尋找亨廷頓氏病的致病基因時，多位科學家在委內瑞拉一個亨廷頓氏病家族中折騰了十幾年才真正把它逮住。現在有了快速測序技術和SNPs這個強有力的工具，篩查疾病易感人群、鑒定致病或抑病基因、藥物高通量的設計與測試乃至個性化醫療都將不再是憧憬中的事情。

位於深圳的華大基因研究院是全球最大的基因組測序及研究應用中心之一。人類基因組計劃1%的工作任務由華大基因承擔，之後又參與完成國際HAPmap計劃，並完成了第一個亞洲人也是第一個中國人的基因組測序，稱為“炎黃一號”。

威康信託基金會是英國最大的生物醫學資助機構之一，擁有50餘個研究小組。在過去的幾年他們開展了一項頗具野心的龐大計劃——向雙向障礙病、冠心病、克羅恩氏病、風濕性關節炎、高血壓以及I型糖尿病和II型糖尿病等多基因疾病發起挑戰。通過對1.7萬名英國人的SNPs進行篩查分析，在基因組中找到24處與上述7種疾病相關的位點，僅在II型糖尿病的篩查中就找到並證實了10個致病基因。

就像剛發現電的那個時代

SNPs的大量存在讓人們意識到人類基因組圖譜並非獨一無二，實際上每個人都有自己的獨特圖譜。隨著DNA測序速度指數般的提升，個人基因組圖譜服務也逐漸浮出水面。

2006年美國X-大獎基金會懸紅1000萬美元，授予能夠在10天之內完成100人全基因組測序且每人花費低於1萬美元的研究小組。早些時候美國國立人類基因組研究所也發起一項計劃，旨在將全基因組測序的人均成本降至1000美元以下。

目前雖然尚無人最終撞線，但已有多家公司嗅出了其中的商機——既然人與人之間大部分的DNA序列都是一致的，那麼通過篩查SNPs，找出顧客基因組中的不同之處，尤其是找出一些與疾病相關的位點，也不失為一種“准個人基因組服務”。

在這一領域的競爭中，風頭最勁的無疑是“23 and me”公司，除了“創始人之一的安妮·沃基斯基是橫跨生物、金融兩界的耶魯才女”，“谷歌技術總裁謝爾蓋·布林之妻加入”等讓人津津樂道的花邊新聞之外，他們提供的產品還榮獲了2008年度《時代》雜誌評選的年度發明50佳，並且位列第一。

2007年底，“23 and me”正式推出了個性化的基因測試服務，標價1000美元。當時股神巴菲特及傳媒巨鱷默多克都曾做過測試。2008年9月，測試服務的價格跳水至399美元，這一平民價格終於讓一度高不可攀的個人基因組測試走入了尋常百姓家。

顧客在“23 and me”的網站上訂購這項服務后不久，會收到一個試劑盒。只需在試劑盒提供的一支無菌試管中吐上2.5毫升的唾液，密封好后快遞至該公司就萬事大吉了。2~6周后，你在訂購時指定的郵箱會收到一封郵件，根據信中的密碼登錄“23 and me”的網站，便可看到所有的結果。比如包含有基因型詳細內容的原始數據，還有一份分析結果的詳細報告，最後甚至還附有參考文獻。據“23 and me”聲稱，通過這項服務，顧客可以了解到日後罹患腫瘤、奧茨海默症、糖尿病以及其他疾患的風險。

除了“23 and me”公司，冰島的deCODE公司和美國加州的Navigenics公司都推出了個人基因測試服務，不過面對這些遍地開花的商業化嘗試，一些科學家提出了自己的擔憂，疾病與基因有時並非百分之百地一一對應，很多目前已知的疾病標記只是輕微提高疾病風險，但卻會造成不必要的擔心。

個人基因測試大行其道后帶來基因歧視以及遺傳數據保護不當導致的隱私泄露問題，也被生物倫理學家所關注。此前在美國，曾有多家保險公司以一些黑人攜帶地中海貧血病基因為由拒絕為其提供醫療保險。不過好在2008年5月，美國參眾兩院均以壓倒多數通過了《遺傳信息無歧視法案》，其中明文規定基因檢測顯示某人易患某種疾病，保險公司不得據此提高醫療保險費或者拒絕為其提供保險。同樣，僱主也不能以基因信息作為招聘、解僱或升職等的依據。

飛速發展的DNA測序技術還在幫助科學家不斷地從DNA序列中挖出更多的秘密，未來怎樣難以預料。誠如人類基因組研究的知名專家、美國塞萊拉公司首席科學家克雷格·文特爾所言：“破譯基因組密碼的意義就如同在剛發現電的那個時代，沒有人能想象出個人電腦、網際網路一樣。”