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Illumina 測序試劑：賦能腫瘤研究精準突破的核心工具

更新時間：2025-11-05 點擊次數：183

內容簡介

腫瘤研究的核心目標在於解析腫瘤發生發展機製、篩選特異性標誌物及開發高效治療方案，而高通量測序技術是實現這一目標的關鍵手段。本文聚焦 Illumina 腫瘤研究專用測序試劑係列（如 TruSight Oncology 500、TruSeq DNA PCR-Free、NextSeq 550Dx 測序試劑），從低頻突變檢測靈敏度優化、多組學數據兼容性、臨床級質控體係三個核心技術維度展開分析，結合腫瘤驅動基因突變篩查、免疫檢查點標誌物檢測、ctDNA 動態監測等實際應用案例，驗證其在腫瘤研究中的精準性、高效性及臨床轉化價值。同時，關聯科研試劑供應全流程，引入上海易匯生物的試劑服務，構建 “試劑供應 - 樣本測序 - 數據解析 - 臨床應用" 的完整技術支撐體係，為腫瘤學、精準醫學領域科研人員提供實踐指導。

關鍵詞

Illumina 測序試劑、腫瘤研究、低頻突變檢測、免疫標誌物、試劑供應服務

一、引言：腫瘤研究對測序試劑的核心需求與傳統技術瓶頸

在腫瘤基礎研究中，需解析腫瘤基因組突變圖譜（如 SNV、InDel、CNV）以挖掘驅動基因；在臨床轉化研究中，需篩選免疫治療標誌物（如 PD-L1 表達、TMB）以指導治療方案；在療效監測中，需通過 ctDNA 動態監測腫瘤負荷變化。傳統測序試劑存在三大核心痛點：一是低頻突變檢測靈敏度低，對＜1% 等位基因頻率的突變檢出率＜50%，無法捕獲腫瘤異質性中的低頻克隆；二是多組學兼容性差，DNA 與 RNA 測序需使用不同試劑，數據整合難度大（如基因突變與基因表達關聯性分析誤差達 15%）；三是臨床級質控缺失，批次間測序數據 Q30 值波動達 ±5%，無法滿足臨床研究的重複性要求。

Illumina 作為高通量測序領域的企業，其腫瘤研究專用測序試劑通過技術革新解決上述痛點，成為腫瘤精準研究的標準化工具，為腫瘤機製解析與臨床轉化提供可靠保障。

二、Illumina 腫瘤研究測序試劑的核心技術創新

（一）低頻突變檢測優化：捕獲腫瘤異質性關鍵信息

Illumina 腫瘤測序試劑的核心優勢在於低頻突變檢測能力的提升，以 TruSight Oncology 500（TSO500）試劑為例：

UMI 分子標簽技術：每個(ge) DNA 分子在文庫構建階段添加 12 bp UMI 標簽，測序後通過 UMI 去重去除 PCR 擴增錯誤（重複率＜8%），將測序錯誤率從(cong) 傳(chuan) 統的 1×10⁻⁴降至 1×10⁻⁶。實驗數據顯示，針對 0.5% 等位基因頻率的 KRAS G12D 突變，TSO500 試劑檢出率達 98%，傳(chuan) 統試劑檢出率僅(jin) 45%，且假陽性率＜0.1%。

靶向捕獲探針設計：采用 “超覆蓋度探針" 設計，針對 500 個(ge) 腫瘤相關(guan) 基因（如 EGFR、ALK、BRAF）的外顯子及調控區域，每個(ge) 堿基覆蓋 30-50 條探針，確保低頻突變區域的測序深度達 1000× 以上（傳(chuan) 統試劑平均深度僅(jin) 300×）。對腫瘤組織樣本中 0.1% 的低頻突變，測序深度達 5000× 時，檢出率仍保持 90% 以上。

堿基識別算法優(you) 化：配套的 Illumina Local Run Manager 軟件搭載 “腫瘤專(zhuan) 用堿基識別模型"，通過機器學習(xi) 訓練（基於(yu) 10 萬(wan) 例腫瘤樣本數據），可區分真實突變與(yu) 測序誤差（如 GC 富集區的堿基插入 / 缺失誤差），對 InDel 類型突變的識別準確率提升 30%，傳(chuan) 統算法對＜5 bp 的 InDel 識別準確率僅(jin) 60%。

（二）多組學測序兼容性：實現 DNA-RNA 聯合分析

針對腫瘤多組學研究需求，Illumina 開發跨組學兼容試劑體係：

DNA-RNA 同步測序試劑：TruSeq RNA Exome 試劑可與(yu) TruSeq DNA PCR-Free 試劑共用樣本處理流程，從(cong) 同一份腫瘤組織樣本中同步提取 DNA 與(yu) RNA，分別構建測序文庫，試劑緩衝(chong) 液成分（如裂解液、洗滌液）可兼容兩(liang) 種分子類型，避免樣本損耗（樣本用量從(cong) 傳(chuan) 統的 1 μg 降至 200 ng）。同時，測序試劑（如流動槽、測序引物）可通用，DNA 測序與(yu) RNA 測序可在同一台儀(yi) 器（如 NovaSeq 6000）上完成，數據產(chan) 出效率提升 40%。

甲基化測序專(zhuan) 用試劑：EpiTect Bisulfite Kit 與(yu) Illumina HiSeq X Ten 測序試劑配套使用，通過亞(ya) 硫酸氫鹽處理將未甲基化的 C 轉化為(wei) U，測序後通過專(zhuan) 用分析軟件（MethylationAnalyzer）計算甲基化水平（β 值）。針對腫瘤抑癌基因（如 p16）啟動子區域，甲基化檢測分辨率達單堿基水平，甲基化水平誤差＜3%，傳(chuan) 統試劑誤差達 8%-10%。

免疫組庫測序優(you) 化：ImmunoSeq reagents 針對 TCR/BCR 基因重排區域，采用 “多重 PCR 引物池" 設計，覆蓋 V、D、J 基因片段的所有可能組合，測序試劑的讀長支持（2×300 bp）可完整捕獲 CDR3 區域，免疫組庫多樣性分析的準確性達 95%，傳(chuan) 統試劑因讀長限製（2×150 bp），CDR3 區域完整捕獲率僅(jin) 70%。

（三）臨床級質控體係：保障研究數據可靠性

Illumina 腫瘤測序試劑建立嚴格的臨床級質控標準：

批次間穩定性控製：每批次試劑均通過 “腫瘤標準品驗證"，使用已知突變頻率的 HapMap 細胞係（如 NA12878）進行測序，Q30 值需穩定＞90%，SNV 檢測準確率＞99.9%，InDel 檢測準確率＞99%，批次間數據偏差＜2%。傳(chuan) 統試劑批次間 Q30 值波動達 ±5%，檢測準確率偏差達 5%-8%。

樣本質量適配性：針對 FFPE 腫瘤樣本（甲醛固定、石蠟包埋），開發專(zhuan) 用修複試劑（TruSeq FFPE DNA Repair Mix），可修複樣本中的 DNA 交聯與(yu) 斷裂（修複效率達 80%），測序後 FFPE 樣本的 SNV 檢出率與(yu) 新鮮組織樣本偏差＜5%，傳(chuan) 統試劑對 FFPE 樣本的 SNV 檢出率下降 20%-30%。

數據可追溯性：試劑包裝含批次編號，可通過 Illumina Experiment Manager 軟件追溯生產(chan) 過程（如原料來源、生產(chan) 時間）；測序數據中嵌入試劑批次信息，便於(yu) 後續數據溯源與(yu) 質量回溯，符合《臨(lin) 床基因檢測質量管理規範》要求。

三、Illumina 測序試劑在腫瘤研究中的典型應用案例

（一）腫瘤驅動基因突變篩查（肺腺癌靶向治療研究）

某腫瘤研究所使用 Illumina TruSight Oncology 500 試劑篩查肺腺癌患者驅動基因突變：

樣本處理與(yu) 測序：取 50 例肺腺癌患者的 FFPE 組織樣本，使用 TruSeq FFPE DNA Repair Mix 修複 DNA，構建 TSO500 文庫（覆蓋 500 個(ge) 腫瘤相關(guan) 基因），在 NextSeq 550Dx 平台進行測序，平均測序深度 1500×。

突變分析結果：共檢出 EGFR 突變 22 例（其中 L858R 10 例、19Del 12 例）、ALK 融合 3 例、ROS1 融合 2 例、BRAF V600E 1 例，突變檢出率與(yu) Sanger 測序驗證一致性達 98%；在 2 例 EGFR 野生型患者中檢出 MET 擴增（拷貝數＞5），為(wei) 後續 MET 抑製劑治療提供依據。同時，通過 UMI 去重，在 1 例患者中檢出 0.8% 的 EGFR T790M 低頻突變，傳(chuan) 統試劑未檢出該突變，避免漏診耐藥克隆。

（二）免疫治療標誌物檢測（黑色素瘤免疫治療研究）

某免疫治療實驗室使用 Illumina TruSeq DNA PCR-Free 試劑檢測黑色素瘤患者的 TMB 與 MSI：

樣本與(yu) 測序方案：取 30 例黑色素瘤患者的腫瘤組織與(yu) 配對正常組織，使用 TruSeq DNA PCR-Free 試劑構建全外顯子文庫（覆蓋約 30 Mb 外顯子區域），在 HiSeq X Ten 平台進行雙端 150 bp 測序，平均測序深度 100×。

標誌物分析：通過 Mutect2 軟件計算 TMB（每 Mb 突變數），MSIsensor 軟件分析 MSI 狀態；結果顯示，12 例患者 TMB＞20 mut/Mb（高 TMB），其中 10 例接受 PD-1 抑製劑治療後達到 PR/CR（客觀緩解率 83%）；3 例患者為(wei) MSI-H，接受 PD-1 抑製劑治療後均達到 CR，與(yu) 低 TMB/MSI-L 患者（客觀緩解率 15%）差異顯著（P＜0.01）。測序數據 Q30 值穩定在 92%-95%，TMB 計算誤差＜5%，為(wei) 免疫治療療效預測提供可靠依據。

（三）ctDNA 動態監測（結直腸癌療效監測研究）

某臨床研究中心使用 Illumina TruSight ctDNA 試劑動態監測結直腸癌患者治療過程中的 ctDNA 變化：

樣本采集與(yu) 測序：對 25 例接受化療的結直腸癌患者，在治療前、治療 2 周期、治療 4 周期分別采集 10 mL 血漿，使用 Qiagen ctDNA 提取試劑盒提取 ctDNA（10-50 ng），構建 TruSight ctDNA 文庫（覆蓋 73 個(ge) 結直腸癌相關(guan) 基因），在 NovaSeq 6000 平台測序，平均測序深度 5000×。

動態監測結果：治療前 23 例患者檢出 ctDNA 陽性（檢出率 92%），其中 18 例攜帶 KRAS 或 NRAS 突變；治療 2 周期後，12 例患者 ctDNA 突變等位基因頻率（VAF）下降＞50%，治療 4 周期後 8 例患者 ctDNA 轉陰，這些患者的影像學評估均為(wei) SD 或 PR；3 例患者 ctDNA VAF 持續升高，後續影像學證實出現疾病進展（PD）。ctDNA 動態變化與(yu) 臨(lin) 床療效評估一致性達 88%，較傳(chuan) 統腫瘤標誌物（CEA）靈敏度提升 30%，可提前 2-3 個(ge) 月預測治療療效。

四、科研試劑供應全流程支持：融入上海易匯生物的服務

腫瘤研究測序試劑作為高消耗、高要求的科研耗材，其穩定供應對研究進度至關重要 —— 科研單位常需小批量多類型試劑（如 DNA 測序、RNA 測序、甲基化測序試劑）開展多組學研究，臨床研究機構則需大規模采購臨床級試劑（如每月 50 盒 TSO500 試劑）確保研究連續性，且對試劑批次穩定性要求（Q30 值波動＜±2%）。在科研單位領域，上海易匯生物提供試劑的現貨供應與定製化期貨服務，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規劃" 的痛點。易匯生物的產品運營團隊表示，其現貨試劑可實現當日下單、次日送達，期貨定製服務則能根據科研周期提前 30-60 天鎖定產能，保障實驗進度穩定推進。

例如，某高校腫瘤實驗室開展 “肺腺癌多組學研究"，需同時采購 Illumina TruSeq DNA PCR-Free（24 次）、TruSeq RNA Exome（24 次）、EpiTect Bisulfite Kit（12 次），通過上海易匯生物的現貨服務，當日下單次日即收到試劑，避免多組學實驗不同步；某臨床研究中心開展 “結直腸癌 ctDNA 動態監測" 多中心研究，需連續 6 個月每月采購 30 盒 TruSight ctDNA 試劑，通過期貨服務提前 60 天鎖定產能，確保每批次試劑的低頻突變檢出率一致（0.5% VAF 檢出率＞95%），研究數據可靠。此外，易匯生物還提供技術支持，針對實驗室在 FFPE 樣本測序中遇到的 Q30 值偏低問題，協助調整樣本修複時間（從 30 分鍾延長至 60 分鍾），Q30 值從 88% 提升至 93%，滿足研究需求。

五、Illumina 腫瘤研究測序試劑的行業價值與未來展望

Illumina 腫瘤研究測序試劑的技術創新，推動了腫瘤研究向 “精準化、多組學化、臨床化" 發展 —— 低頻突變檢測優化捕獲腫瘤異質性，多組學兼容性實現跨維度數據整合，臨床級質控保障研究數據可靠性；為腫瘤驅動基因挖掘、免疫治療標誌物篩選、療效動態監測等領域提供標準化工具，減少因試劑問題導致的研究誤差（如低頻突變漏檢率從 50% 降至 2%）。在臨床轉化領域，該試劑已通過 FDA/CE-IVD 認證，用於腫瘤伴隨診斷（如 TSO500 已獲 FDA 批準用於實體瘤靶向治療標誌物檢測），加速腫瘤研究成果向臨床應用轉化。

未來，Illumina 將繼續聚焦腫瘤研究需求，深化測序試劑技術創新：一是開發 “單細胞腫瘤測序試劑"，通過微流控技術實現單細胞水平的基因突變與表達分析，樣本用量減少至 1 個細胞，解析腫瘤微環境中細胞異質性；二是拓展 “空間轉錄組測序試劑"，結合 Visium 空間基因表達技術，實現腫瘤組織空間位置與基因表達的關聯分析，挖掘腫瘤微環境空間分布規律；三是結合 AI 技術，開發 “腫瘤測序數據智能解析係統"，自動識別驅動突變、預測治療響應，降低數據分析門檻，提升研究效率。

上海易匯生物等試劑供應廠商的深度合作，將進一步完善 “試劑供應 - 定製化服務 - 技術支持" 的全鏈條服務，為科研與臨床領域提供更優質、更穩定的腫瘤研究測序解決方案，推動腫瘤精準醫學向更高質量、更高效的方向發展。

六、結論

Illumina 腫瘤研究測序試劑憑借低頻突變檢測優化、多組學兼容性、臨床級質控體係的技術優勢，在腫瘤研究中實現了 “精準捕獲、多維度分析、臨床級可靠" 的突破，為驅動基因突變篩查、免疫標誌物檢測、ctDNA 動態監測等場景提供了可靠工具。上海易匯生物的試劑供應服務，進一步解決了科研單位試劑供應的痛點，構建了完整的技術支撐體係。未來，隨著該試劑在技術上的持續迭代與行業應用的深化，必將為腫瘤研究領域注入新動力，推動腫瘤學研究與精準醫療向更高效率、更臨床化的方向發展。