无需光的基因测序技术

文章来源:中华检验医学网 发布时间:2012-08-07
新一代测序技术已经遍布全球上百个基因组测序中心.并且随着更多更新技术的发展,未来新一代测序技术将发展出下一代创新技术,为基础科学与临床治疗提供越来越完善的帮助.近期,The Scientist杂志就介绍了目前值得关注的各种基因测序新技术.

在去年召开的美国微生物学会上,来自明斯特大学的医学微生物学家Dag Harmsen听到了有关德国大肠杆菌疫情暴发的传言,这场疫情首先在德国北部地区暴发,感染了至少4000人,夺去了超过50人的生命(德国范围内),在德国以外的欧洲地区也发现了76名患者。 Harmsen教授在这场疫情中发挥了重要的作用——他们通过将引发此次疫情的O104∶H4型肠出血性大肠杆菌与2001年采集自一名溶血性尿毒症(HUS)患者体内的O104∶H4型肠出血性大肠杆菌进行基因对比后,发现两种菌株并非同源,引起此次德国EHEC暴发的O104∶H4菌株来自一种肠聚集性大肠杆菌EAEC O104∶H4 55989菌株的变异,其中还掺杂了一种目前未知的由志贺毒素产生的O104∶H4菌株。 在这场“战役”中,Harmsen教授主要采用的就是新一代测序技术,他说:“至今,新一代测序技术已经遍布全球上百个基因组测序中心。”并且随着更多更新技术的发展,未来新一代测序技术将发展出下一代创新技术,为基础科学与临床治疗提供越来越完善的帮助。近期,The Scientist杂志就介绍了目前值得关注的各种基因测序新技术。

不用光的测序

Ion Torrent PGM测序仪无需传统二代测序技术苛刻复杂的光学要求。之前的一些测序仪,比如Illumina的HiSeq,需要荧光标记核苷酸进行DNA片段测序,这些系统利用DNA聚合酶构建新链,通过激光发生器激发荧光标记核苷酸,采用精密光学原理,检测信号识别碱基。相比之下,Ion Torrent PGM优势在于利用了DNA合成过程中,DNA聚合酶添加核苷酸时释放的氢离子,因此能进行多达百万或者更多微孔的DNA扩增片段检测,然后用4种核苷酸按先后顺序覆盖测序板——先是As,然后是Gs、Ts,最后是Cs。 如果DNA模板序列上互补核苷酸组装了上去,就说明序列正确,就会释放出一个氢离子,通过一个pH感应器就能检测到,研究人员利用一个半导体感应器就能捕获这种电压变化,解析序列。每个核苷酸阅读过程几秒钟就能完成,并且不会受到光学系统的干扰,因此这种测序仪更加便宜,也更有效,Life Technologies市场营销和业务发展副总裁Maneesh Jain表示。

应用广泛

据称,Ion Torrent PGM测序仪由于其简捷、扩展和快速的特性,应用范围非常广泛,是多个应用的理想解决方案。目前可进行微生物和病毒Deovo测序、微生物和病毒重测序、扩增子测序、靶向测序、micro RNA和small RNA测序、甲基化测序、CNV检测和定量、全基因组测序或者全外显子组测序验证、条形码文库、末端配对测序、线粒体测序、文库质控、ChIP-Seq、 RNA-Seq、mate-paired 测序。 今年1月,Ion Torrent系列产品又新增了一个更强大的产品:Ion Proton,这款Ion PGM的升级版的测序仪能在一天内完成人类基因组的测序,成本约为1000美元。 不过,Ion Torrent也存在局限性,这种仪器在处理重复序列长片段时,可能会出错,来自Warp Drive Bio的Keith Robison说,他分析了几种测序仪的数据,他认为由此Ion Torrent很难识别出癌症基因组中的插入片段,或者删除片段,这个仪器最好应用于以速度和成本为关键因素的实验。

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