第三代DNA測(cè)序技術(shù)新突破
日期：2010-08-26 14:10:50
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是華盛頓大學(xué)的Jens H.Gundlach，其它研究人員包括：Ian Derrington, Tom Butler, Elizabeth Manrao 和Marcus Collins等人。
接二連三的個(gè)人基因組圖譜繪制陸續(xù)完成，說(shuō)明了第二代測(cè)序技術(shù)的強(qiáng)大力量，但是第二代測(cè)序技術(shù)很快就遇上了強(qiáng)勁的對(duì)手——第三代測(cè)序技術(shù)，也就是被稱為下下一代的測(cè)序（next-next-generation sequencing）的直接測(cè)序方法。這一測(cè)序技術(shù)是基于納米孔（nanopore）的單分子讀取技術(shù)，不同于之前的兩代技術(shù)（需要熒光或者化學(xué)發(fā)光物質(zhì)的協(xié)助下, 通過(guò)讀取DNA聚合酶或DNA連接酶將堿基連接到DNA鏈上過(guò)程中釋放出的光學(xué)信號(hào)而間接確定的），可以直接讀取序列信息，簡(jiǎn)潔快速。
第一代測(cè)序技術(shù)是雙脫氧鏈末端終止法——根據(jù)核苷酸在某一固定的點(diǎn)開始，隨機(jī)在某一個(gè)特定的堿基處終止，產(chǎn)生A，T，C，G四組不同長(zhǎng)度的一系列核苷酸，然后在尿素變性的PAGE膠上電泳進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得DNA序列。第二代測(cè)序技術(shù)是焦磷酸測(cè)序法——由4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級(jí)聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，適于對(duì)已知的短序列的測(cè)序分析。而第三代測(cè)序技術(shù)則是基于納米孔的單分子讀取技術(shù)，這種方法讀取數(shù)據(jù)更快、有望大大降低測(cè)序成本，改變個(gè)人醫(yī)療的前景。這一技術(shù)的研發(fā)是系統(tǒng)工程，涉及生物、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、化學(xué)、光學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，需要不同學(xué)科頂尖力量的合作。
在這篇文章中，研究人員設(shè)計(jì)了一種可以在納米孔內(nèi)對(duì)DNA進(jìn)行快速測(cè)序的新方法，這種納米微孔只有1個(gè)納米大小，僅夠用來(lái)測(cè)量一個(gè)DNA的單分子鏈。研究人員把微孔放在一層浸泡在氯化鉀溶液中的膜上，并施加一個(gè)小的電壓，讓電流通過(guò)微孔。不同的核苷酸通過(guò)納米微孔時(shí)，回路中的電流就會(huì)隨之改變，這些電流稱為特征信號(hào)。胞核嘧啶、鳥嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶這些DNA的基本組成要素，會(huì)生成不同的特征信號(hào)。
研究人員利用恥垢分枝桿菌porin A（Mycobacterium smegmatis porin A.）的納米孔創(chuàng)建一個(gè)DNA電子閱讀器，這種方法可在極小尺度上對(duì)DNA進(jìn)行測(cè)序，并且測(cè)序速度更快、相對(duì)更加便宜。他們的實(shí)驗(yàn)表明，這一方法具有對(duì)衛(wèi)生保健產(chǎn)生廣泛影響的潛力。
下一代DNA測(cè)序技術(shù)也許能獲得飛躍性的發(fā)展，改變電極間距離從納米至微米變化，可對(duì)病毒及過(guò)敏原等各種尺寸的分子粒子進(jìn)行超高感度、超高速度檢測(cè)。當(dāng)然目前第三代基因測(cè)序技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)也很激烈，美國(guó)宣稱要在2012年推出成熟的第三代基因測(cè)序儀，日本和歐洲也有相關(guān)的研發(fā)計(jì)劃。我國(guó)也有這方面的計(jì)劃，中科院北京基因組研究所是國(guó)內(nèi)權(quán)威的基因組學(xué)研究機(jī)構(gòu)，他們已和浪潮集團(tuán)成立了“中科院北京基因組研究所—浪潮基因組科學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，這一實(shí)驗(yàn)室將研發(fā)國(guó)產(chǎn)第三代基因測(cè)序儀，第一臺(tái)樣機(jī)預(yù)計(jì)2013年問(wèn)世。
