第四代測序技術

彭桂蘭?陳嘉慧?榮丹箐

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

[關鍵詞]第四代測序技術；原理；發展

[中圖分類號]Q78 [文獻標識碼]A

DNA測序即核酸DNA分子一級結構的測定，是現代分子生物學一項重要的測定。如今，廣泛應用于生命科學、醫學等領域，對其發展起著巨大的推動作用。自誕生以來， DNA測序技術的發展非常迅速，經歷了幾代技術的變革. 第一代技術主要使用的是1977年Sanger等人發明的利用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。第二代測序技術的基本原理是邊合成邊測序，成本低、高通量，是目前應用最廣泛的。第三代技術以單分子實時測序為主要特點，但測量精度。

1 第四代測序技術的原理

第四代測序技術又稱為納米孔測序技術，不需要對 DNA 進行生物或化學處理， 而是基于物理的原理進行測序。其簡要原理是將經過提取的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單鏈可以產生微弱的電流變化，感應器感受電信號并導出。通過對隨時間變化的電信號進行解析，可以以識別基因中堿基對的排列順序。

第四代測序技術是真正實現單分子檢測和電子傳導檢測相結合的測序方法，完全擺脫了洗脫過程、PCR擴增過程。

2 第四代測序技術的發展

這項技術開始于上世紀90年代，經歷了三個主要的技術革新：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到150kb。

3 第四代測序技術的優缺點

第四代測序技術雖然發展迅速，有很多的優點和進步，但也存在一定的挑戰和缺點。

優點：納米孔技術具有超高讀長、高通量、低成本、更少的測序時間和更為簡單的數據分析，實現了從低讀長到超高讀長、從光學檢測到電子傳導檢測的雙重跨越。

缺點：測序準確率較低，納米孔在制造、測序、集成等方面也存在著諸多挑戰，

4 第四代測序技術的挑戰和展望

雖然納米孔測序的優點十分明顯，與前幾代技術相比在成本、速度方面有著很大優勢， 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，許多技術也都只停留在理論階段。

[參考文獻]

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