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Illumina 测序试剂：赋能肿瘤研究精准突破的核心工具

更新时间：2025-11-05 点击次数：33

内容简介

肿瘤研究的核心目标在于解析肿瘤发生发展机制、筛选特异性标志物及开发高效治疗方案，而高通量测序技术是实现这一目标的关键手段。本文聚焦 Illumina 肿瘤研究专用测序试剂系列（如 TruSight Oncology 500、TruSeq DNA PCR-Free、NextSeq 550Dx 测序试剂），从低频突变检测灵敏度优化、多组学数据兼容性、临床级质控体系三个核心技术维度展开分析，结合肿瘤驱动基因突变筛查、免疫检查点标志物检测、ctDNA 动态监测等实际应用案例，验证其在肿瘤研究中的精准性、高效性及临床转化价值。同时，关联科研试剂供应全流程，引入上海易汇生物的试剂服务，构建 “试剂供应 - 样本测序 - 数据解析 - 临床应用" 的完整技术支撑体系，为肿瘤学、精准医学领域科研人员提供实践指导。

关键词

Illumina 测序试剂、肿瘤研究、低频突变检测、免疫标志物、试剂供应服务

一、引言：肿瘤研究对测序试剂的核心需求与传统技术瓶颈

在肿瘤基础研究中，需解析肿瘤基因组突变图谱（如 SNV、InDel、CNV）以挖掘驱动基因；在临床转化研究中，需筛选免疫治疗标志物（如 PD-L1 表达、TMB）以指导治疗方案；在疗效监测中，需通过 ctDNA 动态监测肿瘤负荷变化。传统测序试剂存在三大核心痛点：一是低频突变检测灵敏度低，对＜1% 等位基因频率的突变检出率＜50%，无法捕获肿瘤异质性中的低频克隆；二是多组学兼容性差，DNA 与 RNA 测序需使用不同试剂，数据整合难度大（如基因突变与基因表达关联性分析误差达 15%）；三是临床级质控缺失，批次间测序数据 Q30 值波动达 ±5%，无法满足临床研究的重复性要求。

Illumina 作为高通量测序领域的企业，其肿瘤研究专用测序试剂通过技术革新解决上述痛点，成为肿瘤精准研究的标准化工具，为肿瘤机制解析与临床转化提供可靠保障。

二、Illumina 肿瘤研究测序试剂的核心技术创新

（一）低频突变检测优化：捕获肿瘤异质性关键信息

Illumina 肿瘤测序试剂的核心优势在于低频突变检测能力的提升，以 TruSight Oncology 500（TSO500）试剂为例：

UMI 分子标签技术：每个 DNA 分子在文库构建阶段添加 12 bp UMI 标签，测序后通过 UMI 去重去除 PCR 扩增错误（重复率＜8%），将测序错误率从传统的 1×10⁻⁴降至 1×10⁻⁶。实验数据显示，针对 0.5% 等位基因频率的 KRAS G12D 突变，TSO500 试剂检出率达 98%，传统试剂检出率仅 45%，且假阳性率＜0.1%。

靶向捕获探针设计：采用 “超覆盖度探针" 设计，针对 500 个肿瘤相关基因（如 EGFR、ALK、BRAF）的外显子及调控区域，每个碱基覆盖 30-50 条探针，确保低频突变区域的测序深度达 1000× 以上（传统试剂平均深度仅 300×）。对肿瘤组织样本中 0.1% 的低频突变，测序深度达 5000× 时，检出率仍保持 90% 以上。

碱基识别算法优化：配套的 Illumina Local Run Manager 软件搭载 “肿瘤专用碱基识别模型"，通过机器学习训练（基于 10 万例肿瘤样本数据），可区分真实突变与测序误差（如 GC 富集区的碱基插入 / 缺失误差），对 InDel 类型突变的识别准确率提升 30%，传统算法对＜5 bp 的 InDel 识别准确率仅 60%。

（二）多组学测序兼容性：实现 DNA-RNA 联合分析

针对肿瘤多组学研究需求，Illumina 开发跨组学兼容试剂体系：

DNA-RNA 同步测序试剂：TruSeq RNA Exome 试剂可与 TruSeq DNA PCR-Free 试剂共用样本处理流程，从同一份肿瘤组织样本中同步提取 DNA 与 RNA，分别构建测序文库，试剂缓冲液成分（如裂解液、洗涤液）可兼容两种分子类型，避免样本损耗（样本用量从传统的 1 μg 降至 200 ng）。同时，测序试剂（如流动槽、测序引物）可通用，DNA 测序与 RNA 测序可在同一台仪器（如 NovaSeq 6000）上完成，数据产出效率提升 40%。

甲基化测序专用试剂：EpiTect Bisulfite Kit 与 Illumina HiSeq X Ten 测序试剂配套使用，通过亚硫酸氢盐处理将未甲基化的 C 转化为 U，测序后通过专用分析软件（MethylationAnalyzer）计算甲基化水平（β 值）。针对肿瘤抑癌基因（如 p16）启动子区域，甲基化检测分辨率达单碱基水平，甲基化水平误差＜3%，传统试剂误差达 8%-10%。

免疫组库测序优化：ImmunoSeq reagents 针对 TCR/BCR 基因重排区域，采用 “多重 PCR 引物池" 设计，覆盖 V、D、J 基因片段的所有可能组合，测序试剂的读长支持（2×300 bp）可完整捕获 CDR3 区域，免疫组库多样性分析的准确性达 95%，传统试剂因读长限制（2×150 bp），CDR3 区域完整捕获率仅 70%。

（三）临床级质控体系：保障研究数据可靠性

Illumina 肿瘤测序试剂建立严格的临床级质控标准：

批次间稳定性控制：每批次试剂均通过 “肿瘤标准品验证"，使用已知突变频率的 HapMap 细胞系（如 NA12878）进行测序，Q30 值需稳定＞90%，SNV 检测准确率＞99.9%，InDel 检测准确率＞99%，批次间数据偏差＜2%。传统试剂批次间 Q30 值波动达 ±5%，检测准确率偏差达 5%-8%。

样本质量适配性：针对 FFPE 肿瘤样本（甲醛固定、石蜡包埋），开发专用修复试剂（TruSeq FFPE DNA Repair Mix），可修复样本中的 DNA 交联与断裂（修复效率达 80%），测序后 FFPE 样本的 SNV 检出率与新鲜组织样本偏差＜5%，传统试剂对 FFPE 样本的 SNV 检出率下降 20%-30%。

数据可追溯性：试剂包装含批次编号，可通过 Illumina Experiment Manager 软件追溯生产过程（如原料来源、生产时间）；测序数据中嵌入试剂批次信息，便于后续数据溯源与质量回溯，符合《临床基因检测质量管理规范》要求。

三、Illumina 测序试剂在肿瘤研究中的典型应用案例

（一）肿瘤驱动基因突变筛查（肺腺癌靶向治疗研究）

某肿瘤研究所使用 Illumina TruSight Oncology 500 试剂筛查肺腺癌患者驱动基因突变：

样本处理与测序：取 50 例肺腺癌患者的 FFPE 组织样本，使用 TruSeq FFPE DNA Repair Mix 修复 DNA，构建 TSO500 文库（覆盖 500 个肿瘤相关基因），在 NextSeq 550Dx 平台进行测序，平均测序深度 1500×。

突变分析结果：共检出 EGFR 突变 22 例（其中 L858R 10 例、19Del 12 例）、ALK 融合 3 例、ROS1 融合 2 例、BRAF V600E 1 例，突变检出率与 Sanger 测序验证一致性达 98%；在 2 例 EGFR 野生型患者中检出 MET 扩增（拷贝数＞5），为后续 MET 抑制剂治疗提供依据。同时，通过 UMI 去重，在 1 例患者中检出 0.8% 的 EGFR T790M 低频突变，传统试剂未检出该突变，避免漏诊耐药克隆。

（二）免疫治疗标志物检测（黑色素瘤免疫治疗研究）

某免疫治疗实验室使用 Illumina TruSeq DNA PCR-Free 试剂检测黑色素瘤患者的 TMB 与 MSI：

样本与测序方案：取 30 例黑色素瘤患者的肿瘤组织与配对正常组织，使用 TruSeq DNA PCR-Free 试剂构建全外显子文库（覆盖约 30 Mb 外显子区域），在 HiSeq X Ten 平台进行双端 150 bp 测序，平均测序深度 100×。

标志物分析：通过 Mutect2 软件计算 TMB（每 Mb 突变数），MSIsensor 软件分析 MSI 状态；结果显示，12 例患者 TMB＞20 mut/Mb（高 TMB），其中 10 例接受 PD-1 抑制剂治疗后达到 PR/CR（客观缓解率 83%）；3 例患者为 MSI-H，接受 PD-1 抑制剂治疗后均达到 CR，与低 TMB/MSI-L 患者（客观缓解率 15%）差异显著（P＜0.01）。测序数据 Q30 值稳定在 92%-95%，TMB 计算误差＜5%，为免疫治疗疗效预测提供可靠依据。

（三）ctDNA 动态监测（结直肠癌疗效监测研究）

某临床研究中心使用 Illumina TruSight ctDNA 试剂动态监测结直肠癌患者治疗过程中的 ctDNA 变化：

样本采集与测序：对 25 例接受化疗的结直肠癌患者，在治疗前、治疗 2 周期、治疗 4 周期分别采集 10 mL 血浆，使用 Qiagen ctDNA 提取试剂盒提取 ctDNA（10-50 ng），构建 TruSight ctDNA 文库（覆盖 73 个结直肠癌相关基因），在 NovaSeq 6000 平台测序，平均测序深度 5000×。

动态监测结果：治疗前 23 例患者检出 ctDNA 阳性（检出率 92%），其中 18 例携带 KRAS 或 NRAS 突变；治疗 2 周期后，12 例患者 ctDNA 突变等位基因频率（VAF）下降＞50%，治疗 4 周期后 8 例患者 ctDNA 转阴，这些患者的影像学评估均为 SD 或 PR；3 例患者 ctDNA VAF 持续升高，后续影像学证实出现疾病进展（PD）。ctDNA 动态变化与临床疗效评估一致性达 88%，较传统肿瘤标志物（CEA）灵敏度提升 30%，可提前 2-3 个月预测治疗疗效。

四、科研试剂供应全流程支持：融入上海易汇生物的服务

肿瘤研究测序试剂作为高消耗、高要求的科研耗材，其稳定供应对研究进度至关重要 —— 科研单位常需小批量多类型试剂（如 DNA 测序、RNA 测序、甲基化测序试剂）开展多组学研究，临床研究机构则需大规模采购临床级试剂（如每月 50 盒 TSO500 试剂）确保研究连续性，且对试剂批次稳定性要求（Q30 值波动＜±2%）。在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。

例如，某高校肿瘤实验室开展 “肺腺癌多组学研究"，需同时采购 Illumina TruSeq DNA PCR-Free（24 次）、TruSeq RNA Exome（24 次）、EpiTect Bisulfite Kit（12 次），通过上海易汇生物的现货服务，当日下单次日即收到试剂，避免多组学实验不同步；某临床研究中心开展 “结直肠癌 ctDNA 动态监测" 多中心研究，需连续 6 个月每月采购 30 盒 TruSight ctDNA 试剂，通过期货服务提前 60 天锁定产能，确保每批次试剂的低频突变检出率一致（0.5% VAF 检出率＞95%），研究数据可靠。此外，易汇生物还提供技术支持，针对实验室在 FFPE 样本测序中遇到的 Q30 值偏低问题，协助调整样本修复时间（从 30 分钟延长至 60 分钟），Q30 值从 88% 提升至 93%，满足研究需求。

五、Illumina 肿瘤研究测序试剂的行业价值与未来展望

Illumina 肿瘤研究测序试剂的技术创新，推动了肿瘤研究向 “精准化、多组学化、临床化" 发展 —— 低频突变检测优化捕获肿瘤异质性，多组学兼容性实现跨维度数据整合，临床级质控保障研究数据可靠性；为肿瘤驱动基因挖掘、免疫治疗标志物筛选、疗效动态监测等领域提供标准化工具，减少因试剂问题导致的研究误差（如低频突变漏检率从 50% 降至 2%）。在临床转化领域，该试剂已通过 FDA/CE-IVD 认证，用于肿瘤伴随诊断（如 TSO500 已获 FDA 批准用于实体瘤靶向治疗标志物检测），加速肿瘤研究成果向临床应用转化。

未来，Illumina 将继续聚焦肿瘤研究需求，深化测序试剂技术创新：一是开发 “单细胞肿瘤测序试剂"，通过微流控技术实现单细胞水平的基因突变与表达分析，样本用量减少至 1 个细胞，解析肿瘤微环境中细胞异质性；二是拓展 “空间转录组测序试剂"，结合 Visium 空间基因表达技术，实现肿瘤组织空间位置与基因表达的关联分析，挖掘肿瘤微环境空间分布规律；三是结合 AI 技术，开发 “肿瘤测序数据智能解析系统"，自动识别驱动突变、预测治疗响应，降低数据分析门槛，提升研究效率。

上海易汇生物等试剂供应厂商的深度合作，将进一步完善 “试剂供应 - 定制化服务 - 技术支持" 的全链条服务，为科研与临床领域提供更优质、更稳定的肿瘤研究测序解决方案，推动肿瘤精准医学向更高质量、更高效的方向发展。

六、结论

Illumina 肿瘤研究测序试剂凭借低频突变检测优化、多组学兼容性、临床级质控体系的技术优势，在肿瘤研究中实现了 “精准捕获、多维度分析、临床级可靠" 的突破，为驱动基因突变筛查、免疫标志物检测、ctDNA 动态监测等场景提供了可靠工具。上海易汇生物的试剂供应服务，进一步解决了科研单位试剂供应的痛点，构建了完整的技术支撑体系。未来，随着该试剂在技术上的持续迭代与行业应用的深化，必将为肿瘤研究领域注入新动力，推动肿瘤学研究与精准医疗向更高效率、更临床化的方向发展。