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两大牛人携手发布新测序技术

来源/作者:alax   发表时间:2016-04-21 15:05:58  
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  经济高效的单分子测序平台能为人们提供很大的帮助。哥伦比亚大学的车靖岳(Jingyue Ju)和哈佛大学的George Church教授合作开发了基于纳米孔的单分子边合成边测序(SBS)系统。最近他们对这一测序技术进行升级,打造了高通量的单分子纳米孔测序平台。这一重要成果发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

 

经济高效的单分子测序平台能为人们提供很大的帮助,比如破解完整基因组序列、确定单倍型和鉴定mRNA可变剪接。为此,哥伦比亚大学的车靖岳(Jingyue Ju)和哈佛大学的George Church教授合作开发了基于纳米孔的单分子边合成边测序(SBS)系统。

他们给四种核苷酸分别标记上不同的聚合物。聚合酶会将标记的核苷酸添加到延伸中的DNA链上,同时释放出聚合物标签。这些标签随后通过纳米孔,引起纳米孔电流的改变。检测这些标签造成的电信号差异,就可以准确分辨相应的碱基。

Jingyue Ju的George Church的研究团队最近对这一测序技术进行升级,打造了高通量的单分子纳米孔测序平台。这一重要成果发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。Jingyue Ju是基因测序领域的专家,曾发明四色可逆终止子测序技术。George Church被誉为是个人基因组学和合成生物学的先锋。1984年Church等人发表了首个直接基因组测序方法,该文章中的一些策略现在仍应用在二代测序技术中。此外,如今的多重化分子技术和条码式标签也是他发明的,Church还是纳米孔测序技术的发明者之一。

研究人员将聚合酶拴系在α-hemolysin纳米孔上,在芯片上排出纳米孔阵列。随后他们用多重化的纳米孔传感器搭建了高通量的测序平台。这个平台使用多聚物标记的核苷酸,可以在单分子水平上对多个DNA模板进行平行测序。研究人员通过这种方式获得了实时的单分子测序数据,分辨率达到了单碱基水平。

纵观测序技术的发展历程,没有哪一个技术像纳米孔测序那样慢热,但也没有哪一个技术像纳米孔测序这么接近普罗大众。将单链DNA拉过蛋白孔,检测碱基穿过时电导的微小改变,纳米孔测序的这一基础理念已经有十几年历史了。从第一篇论文到纳米孔测序的成形,这条道路并不是一帆风顺的。研究者们产生了很多分歧,也遇到了大量的技术死胡同。

美国亚利桑纳州立大学Biodesign研究所的Stuart Lindsay及其同事,在纳米孔DNA测序技术的基础上,开发了能够精确鉴定氨基酸的蛋白单分子测序技术。这一技术不仅可以用来在临床上测序蛋白质和检测新生物指标,还有望给医疗领域带来彻底的改变,在单分子水平上精确监控患者对治疗的应答情况。

MinION是英国Oxford Nanopore Technologies公司推出的一种掌上纳米孔测序仪,方便携带也很便宜。它能读取较长的基因片段,这有助于理解基因组的复杂区域。MinION还可以插入笔记本电脑的USB接口,在屏幕上显示数据生成的过程。最近发表的研究显示MinION相当实用,能准确测序小基因组(比如细菌和酵母基因组),区分亲缘关系很近的细菌和病毒,读取人类基因组的复杂区域等等。

 

推荐原文:Real-time single-molecule electronic DNA sequencing by synthesis using polymer-tagged nucleotides on a nanopore array

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