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肿瘤从根本上来说是一种基因组发生变异导致的疾病，它不同于一般的疾病，具有高度异质性，也就是说每个肿瘤病人是不同的，同一病人中每个肿瘤细胞也是不同的。因此，需要对每一个肿瘤样本进行高深度的测序，而高通量测序使得这一切成为可能。在此，我们也将从DNA、RNA和表观水平来介绍肿瘤的研究方案。

一、DNA水平的测序研究

除了可以使用之前提到的复杂疾病的DNA水平测序研究方案，针对不同癌症研究的需要，华大还专门设计了四套解决方案（表1），各方案具体如下。

                      外显子测序            全基因组测序                 单细胞测序             细胞系测序

方案1： 50Mb外显子测序

与疾病相关的基因大多处于外显子区域，因此越来越多的疾病研究人员将目光集中在外显子区域。50Mb外显子测序是基于Agilent SureSelect 50Mb捕获平台，利用高通量测序，检测外显子组的突变信息的研究方案。

优势：

• 50Mb外显子捕获平台的是目前市面上捕获量最大的

• 可以挖掘共有突变和稀有突变

• 研究集中在外显子区域，，节省项目成本

• 同样资金下，可增加测序深度，提高准确

目前癌症研究领域，外显子测序很受关注，以下是我们总结的癌症研究趋势（图2）。

方案2：全基因组测序

全基因组重测序相对于其他研究方案来说，挖掘包括点突变、插入缺失、结构变异、拷贝数变异等更为全面的突变信息，因此全基因组重测序费用相对较高。但其不仅覆盖外显子区，还包括其他非编码区，也有很多的癌症研究者选择这一方案（表2）。

方案3： 单细胞测序

单细胞癌症测序能够突破传统癌症基因组研究的瓶颈的问题，比如混合样品测序无法判断具体突变来源及频率，无法研究癌症发生、发展、演化过程中的细节，难以区分主动与被动突变；细胞系测序无法除去体外培养时产生的新突变等。随着测序成本的进一步降低，比较基因组学、基因诊断、变异分析、遗传印记分析、癌症发展演化等方面对单细胞测序的需求会越来越大，尤其是作为人类健康最大威胁的癌症。相信结合外显子捕获（Exon Capture）等价廉且相对成熟的技术，近期会有超大规模数量的癌症单细胞样本被测序，人们也会发现传统癌症基因组研究中难以取得的一些新突破。

单细胞测序将癌症研究重点不仅放在突变信息上，也从群体遗传学的角度分析癌细胞的群体关系（进化关系）。冷泉港实验室（CSHL）的研究人员利用单细胞测序技术发现了乳腺癌细胞的多个亚群和多个突变，下一步他们将评估前列腺癌、慢性淋巴细胞性白血病等更多类型的肿瘤。另外，单细胞测序还可以用于其他疾病的研究，例如孤独症、神经方面疾病和自体免疫疾病。华大目前已有多个癌症单细胞测序项目，单细胞测序技术也很成熟。

方案4： 细胞系测序

人类肿瘤细胞系作为一种常见的可无限增殖的生物模型，已经广泛应用于癌症的分子细胞学和抗癌药物疗效的探究等领域。多种癌症细胞，例如小细胞肺癌，是难以直接从外科手术中获得的，因此肿瘤细胞系成为癌症研究中必不可少的生物材料。系统地研究肿瘤细胞系的遗传学和基因组学，将对癌症的生物基础研究、医学实验选材和药物检测起到很好的指导性作用。表3列举的是目前细胞系测序的部分研究成果。

华大基因依托其高通量测序平台，拥有全球领先的基因组测序和信息分析能力，参与了一系列癌症基因组研究，与国内外知名的研究所、医院、大学和制药公司等已建立了广泛而深入的合作。如华大基因是国际癌症基因组计划（ICGC）中国部分（胃癌）的主要研究参与者，领导参与中国癌症基因组计划（CCGC）的实施，与丹麦哥本哈根大学等多所癌症研究机构合作建立“中丹乳腺癌研究中心”。

二、RNA水平的测序研究

RNA测序技术能在转录组学层面研究癌症的发病机理；筛选分子marker，进行无创诊断的应用；在分子水平对疾病能够准确分型，应用于临床医疗，为个性化医疗奠定基础；并能筛选鉴定药物靶点，从而进行药物研发。（研究方案同复杂疾病的RNA水平测序研究一致）
 

三、表观水平的测序研究

表观遗传学（Epigenetics）是研究非基因组DNA序列改变时，基因功能发生的可逆的、可遗传的改变。表观基因组学(Epigenomics)则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。

肿瘤与其他疾病一样，也是遗传因素（基因组信息）与环境因素（表观修饰）二者相互作用形成的复杂动态系统脱离正常运行状态的结果。表观遗传调节以及表观遗传特征变化同癌症的发展是密切相关，表观遗传调节是指对染色质结构进行修饰，染色质结构的表观遗传变化促使或拒绝转录DNA的分子机器的接近，从而调节基因的表达，而这些基因通常进行着生长、代谢、分化和癌变的调控。(研究方案同复杂疾病的表观水平测序研究一致)