華盛頓大學再獲第三代DNA測序突破
日期：2012-03-28 08:43:58
來自華盛頓大學的研究人員發表了題為“Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 DNA polymerase”的文章，報道了第三代DNA測序技術新機制——納米孔檢測核酸堿基數增加至20-30個，這將激化目前納米孔測序技術市場競爭，相關成果公布在Nature Biotechnology雜志上。
文章的通訊作者是華盛頓大學的物理學家Jens H.Gundlach教授，他在納米孔測序技術方面成就赫然，曾經設計出了一種可以在納米孔內對DNA進行快速測序的新方法，這種納米微孔只有1個納米大小，僅夠用來測量一個DNA的單分子鏈。
對于這一最新成果，他表示，“為了能獲得可行的，易于操控的測序平臺”，“我們提高了一種蛋白納米孔的效用，這種納米孔能與分子馬達共同作用，幫助DNA鏈每次通過一個核苷酸。”
第三代測序技術
接二連三的個人基因組圖譜繪制陸續完成，說明了第二代測序技術的強大力量，但是第二代測序技術很快就遇上了強勁的對手——第三代測序技術，也就是被稱為下下一代的測序（next-next-generation sequencing）的直接測序方法。這一測序技術是基于納米孔（nanopore）的單分子讀取技術，不同于之前的兩代技術（需要熒光或者化學發光物質的協助下, 通過讀取DNA聚合酶或DNA連接酶將堿基連接到DNA鏈上過程中釋放出的光學信號而間接確定的），可以直接讀取序列信息，簡潔快速。這種方法讀取數據更快、有望大大降低測序成本，改變個人醫療的前景。
但是納米孔測序技術也存在瓶頸——DNA鏈通過納米孔的速度太快，以致來不及對堿基進行檢測，因此科學家們想盡辦法降低這一速度，之前研究人員曾報道，利用一種來自結核桿菌基因工程蛋白孔，創造了納米孔，這種納米孔大小為十億分之一米，正好能讓一條DNA單鏈通過。
為了能閱讀這些數據，納米孔需要被放置在鉀氯化合物溶液環境的膜中，并加上一個小電壓，制造離子電流穿過納米孔。電信號會隨著通過納米孔的核苷酸變化而變化，每種DNA核苷酸——胞嘧啶，胸腺嘧啶，鳥嘌呤，腺嘌呤都有各自不同的信號。
研究人員還加上了一種分子馬達，這種馬達來自一種與病毒復制相關的酶，能推動DNA鏈通過納米孔閱讀器。這種馬達是由來自加州大學圣克魯斯分校的研究人員首次應用到納米孔中的，但是他們利用的是一個不同的納米孔，不能識別不同類型的核苷酸。
Gundlach教授的這篇最新文章則采用了一種新型的納米孔，通過六種不同的DNA鏈，成功證明了這種技術。
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