彭桂蘭?陳嘉慧?榮丹箐

[摘 要]DNA測(cè)序技術(shù)作為人類探索生命秘密的重要手段之一，在短短的四十年間經(jīng)歷了從無(wú)到有，從有到精的高速發(fā)展過(guò)程，進(jìn)入了第四代基因測(cè)序時(shí)代。就第四代測(cè)序技術(shù)的原理和發(fā)展等進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]第四代測(cè)序技術(shù)；原理；發(fā)展

[中圖分類號(hào)]Q78 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

DNA測(cè)序即核酸DNA分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，是現(xiàn)代分子生物學(xué)一項(xiàng)重要的測(cè)定。如今，廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，對(duì)其發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用。自誕生以來(lái)， DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展非常迅速，經(jīng)歷了幾代技術(shù)的變革. 第一代技術(shù)主要使用的是1977年Sanger等人發(fā)明的利用DNA聚合酶和雙脫氧鏈終止測(cè)定DNA核苷酸序列的方法，精度超高，因測(cè)序成本高，通量低等，具有很大的局限性。第二代測(cè)序技術(shù)的基本原理是邊合成邊測(cè)序，成本低、高通量，是目前應(yīng)用最廣泛的。第三代技術(shù)以單分子實(shí)時(shí)測(cè)序?yàn)橹饕攸c(diǎn)，但測(cè)量精度。

1 第四代測(cè)序技術(shù)的原理

第四代測(cè)序技術(shù)又稱為納米孔測(cè)序技術(shù)，不需要對(duì) DNA 進(jìn)行生物或化學(xué)處理， 而是基于物理的原理進(jìn)行測(cè)序。其簡(jiǎn)要原理是將經(jīng)過(guò)提取的DNA的一端與一種特殊的蛋白相互連接，該蛋白主要起到與測(cè)序納米孔的連接及控制序列進(jìn)入速度的作用，同時(shí)將DNA的另一端連接，這樣DNA的正義鏈和反義鏈可以依次通過(guò)納米孔。通過(guò)納米孔的DNA單鏈可以產(chǎn)生微弱的電流變化，感應(yīng)器感受電信號(hào)并導(dǎo)出。通過(guò)對(duì)隨時(shí)間變化的電信號(hào)進(jìn)行解析，可以以識(shí)別基因中堿基對(duì)的排列順序。

第四代測(cè)序技術(shù)是真正實(shí)現(xiàn)單分子檢測(cè)和電子傳導(dǎo)檢測(cè)相結(jié)合的測(cè)序方法，完全擺脫了洗脫過(guò)程、PCR擴(kuò)增過(guò)程。

2 第四代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展

這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始于上世紀(jì)90年代，經(jīng)歷了三個(gè)主要的技術(shù)革新：一、單分子DNA從納米孔通過(guò)；二、納米孔上的酶對(duì)于測(cè)序分子在單核苷酸精度的控制；三、單核苷酸的測(cè)序精度控制。目前第四代測(cè)序長(zhǎng)度可以達(dá)到150kb。

3 第四代測(cè)序技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

第四代測(cè)序技術(shù)雖然發(fā)展迅速，有很多的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步，但也存在一定的挑戰(zhàn)和缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：納米孔技術(shù)具有超高讀長(zhǎng)、高通量、低成本、更少的測(cè)序時(shí)間和更為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了從低讀長(zhǎng)到超高讀長(zhǎng)、從光學(xué)檢測(cè)到電子傳導(dǎo)檢測(cè)的雙重跨越。

缺點(diǎn)：測(cè)序準(zhǔn)確率較低，納米孔在制造、測(cè)序、集成等方面也存在著諸多挑戰(zhàn)，

4 第四代測(cè)序技術(shù)的挑戰(zhàn)和展望

雖然納米孔測(cè)序的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，與前幾代技術(shù)相比在成本、速度方面有著很大優(yōu)勢(shì)， 但是目前還處在起步階段，從測(cè)序原理到制造工藝都存在有許多問(wèn)題，許多技術(shù)也都只停留在理論階段。

[參考文獻(xiàn)]

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