2010年2月,羅森伯格的Ion Torrent公司推出了世界上第一臺半導體測序儀——PGM,這也是首臺“椅上型”(benchtop)測序儀。PGM的測序原理不同于此前的測序技術。測序儀的半導體芯片上有微孔,每個微孔里都裝著一個待測的單鏈DNA模板和一個DNA聚合酶。測序過程中,含有任意一種堿基的dNTP溶液會被加入微孔中。如果所加入的dNTP與模板鏈上的堿基匹配,就會與之結合,釋放氫離子,降低溶液的pH值。pH值的變化會被ISFET傳感器探測到。因此,如果加入的是含有腺嘌呤(A)的溶液,那么傳感器就能確定。
PGM成為當時世界上體積最小、檢測成本最低的產品。它可在2小時之內,以很高的精度解讀出1000萬個基因代碼符號(letters of genetic code)。并且,與當時使用大型電腦和服務器的DNA掃描設備不同,PGM可置于辦公桌上,且售價僅5萬美元,是當前具有同類功能儀器的十分之一。這是史上首次科學家個人、社區(qū)醫(yī)院和高校能夠擔負起的儀器。美國Life Technologies公司迅速在2010年10月以3.75億美元價格搶先收購了Ion Torrent,并開始批量生產PGM和進行積極的市場推廣活動。
面對挑戰(zhàn),Life公司的策略是讓測序速度不斷升級。“我們每半年做一次升級,2011年就做了三次升級,每一次升級它的速度都增加了10倍。2012年也會按照這個步伐繼續(xù)進行,到年底的時候,只要一個芯片就能夠實現(xiàn)全基因組排序?!盠ife公司首席運營官馬克?史蒂文森(Mark Stevenson)信心慢慢,“歷史趨勢是站在我們這邊的,大家所熟知的半導體行業(yè)的‘摩爾定律’指出每兩年達到翻一番的進步,但是在基因測序領域我們的速度是每兩年4倍的進步。然而速度不是發(fā)展的唯一因素,我們在快速更新的過程中還需要應對并存的其它問題,諸如數(shù)據(jù)的存儲、處理等。”
雖然目前個人化基因測序儀更多地還是用于科研,但對它在臨床上的應用,是Life公司和IIIumina公司當下都在積極推進的最重要的方向。 Life在2011年7月就PGM的臨床應用,向FDA提交了申請。IIIumina公司也緊隨其后:“我們正在申請FDA對MiSeq的審批。MiSeq在設計過程中就考慮到了特定的臨床應用環(huán)境,我們相信這個系統(tǒng)的許多特征會有助于它獲得FDA的批準。”