彭桂蘭?陳嘉慧?榮丹箐

[摘 要]DNA測序技術(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)歷了從無到有，從有到精的高速發(fā)展過程，進(jìn)入了第四代基因測序時代。就第四代測序技術(shù)的原理和發(fā)展等進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]第四代測序技術(shù)；原理；發(fā)展

[中圖分類號]Q78 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

DNA測序即核酸DNA分子一級結(jié)構(gòu)的測定，是現(xiàn)代分子生物學(xué)一項(xiàng)重要的測定。如今，廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，對其發(fā)展起著巨大的推動作用。自誕生以來， DNA測序技術(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定DNA核苷酸序列的方法，精度超高，因測序成本高，通量低等，具有很大的局限性。第二代測序技術(shù)的基本原理是邊合成邊測序，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)時測序?yàn)橹饕攸c(diǎn)，但測量精度。

1 第四代測序技術(shù)的原理

第四代測序技術(shù)又稱為納米孔測序技術(shù)，不需要對 DNA 進(jìn)行生物或化學(xué)處理， 而是基于物理的原理進(jìn)行測序。其簡要原理是將經(jīng)過提取的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序納米孔的連接及控制序列進(jìn)入速度的作用，同時將DNA的另一端連接，這樣DNA的正義鏈和反義鏈可以依次通過納米孔。通過納米孔的DNA單鏈可以產(chǎn)生微弱的電流變化，感應(yīng)器感受電信號并導(dǎo)出。通過對隨時間變化的電信號進(jìn)行解析，可以以識別基因中堿基對的排列順序。

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

2 第四代測序技術(shù)的發(fā)展

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

3 第四代測序技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

第四代測序技術(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、高通量、低成本、更少的測序時間和更為簡單的數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了從低讀長到超高讀長、從光學(xué)檢測到電子傳導(dǎo)檢測的雙重跨越。

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

4 第四代測序技術(shù)的挑戰(zhàn)和展望

雖然納米孔測序的優(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， 但是目前還處在起步階段，從測序原理到制造工藝都存在有許多問題，許多技術(shù)也都只停留在理論階段。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張小珍，尤崇革.下一代基因測序技術(shù)新進(jìn)展[N].蘭州大學(xué)學(xué)報，2016（06）.

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