兩大牛人攜手發布新測序技術

日期：2016-04-21 10:11:21

經濟高效的單分子測序平臺能為人們提供很大的幫助，比如破解完整基因組序列、確定單倍型和鑒定mRNA可變剪接。為此，哥倫比亞大學的車靖岳（Jingyue Ju）和哈佛大學的George Church教授合作開發了基于納米孔的單分子邊合成邊測序（SBS）系統。

他們給四種核苷酸分別標記上不同的聚合物。聚合酶會將標記的核苷酸添加到延伸中的DNA鏈上，同時釋放出聚合物標簽。這些標簽隨后通過納米孔，引起納米孔電流的改變。檢測這些標簽造成的電信號差異，就可以準確分辨相應的堿基。

Jingyue Ju的George Church的研究團隊最近對這一測序技術進行升級，打造了高通量的單分子納米孔測序平臺。這一重要成果發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。Jingyue Ju是基因測序領域的專家，曾發明四色可逆終止子測序技術。George Church被譽為是個人基因組學和合成生物學的先鋒。1984年Church等人發表了首個直接基因組測序方法，該文章中的一些策略現在仍應用在二代測序技術中。此外，如今的多重化分子技術和條碼式標簽也是他發明的，Church還是納米孔測序技術的發明者之一。

研究人員將聚合酶拴系在α-hemolysin納米孔上，在芯片上排出納米孔陣列。隨后他們用多重化的納米孔傳感器搭建了高通量的測序平臺。這個平臺使用多聚物標記的核苷酸，可以在單分子水平上對多個DNA模板進行平行測序。研究人員通過這種方式獲得了實時的單分子測序數據，分辨率達到了單堿基水平。

縱觀測序技術的發展歷程，沒有哪一個技術像納米孔測序那樣慢熱，但也沒有哪一個技術像納米孔測序這么接近普羅大眾。將單鏈DNA拉過蛋白孔，檢測堿基穿過時電導的微小改變，納米孔測序的這一基礎理念已經有十幾年歷史了。從第一篇論文到納米孔測序的成形，這條道路并不是一帆風順的。研究者們產生了很多分歧，也遇到了大量的技術死胡同。

美國亞利桑納州立大學Biodesign研究所的Stuart Lindsay及其同事，在納米孔DNA測序技術的基礎上，開發了能夠精確鑒定氨基酸的蛋白單分子測序技術。這一技術不僅可以用來在臨床上測序蛋白質和檢測新生物指標，還有望給醫療領域帶來徹底的改變，在單分子水平上精確監控患者對治療的應答情況。

MinION是英國Oxford Nanopore Technologies公司推出的一種掌上納米孔測序儀，方便攜帶也很便宜。它能讀取較長的基因片段，這有助于理解基因組的復雜區域。MinION還可以插入筆記本電腦的USB接口，在屏幕上顯示數據生成的過程。最近發表的研究顯示MinION相當實用，能準確測序小基因組（比如細菌和酵母基因組），區分親緣關系很近的細菌和病毒，讀取人類基因組的復雜區域等等。