第三代测序技术简介
  • 2023-06-30 09:48
  • 来源: 微生物检验所
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第三代测序技术是指单分子实时测序技术,也叫从头测序技术。与前两代测序技术相比,其最大的特点就是单分子测序,测序过程无需进行PCR扩增,实现了对每一条DNA分子的单独测序。就当前形势来看,第二代短读长测序技术在测序市场上仍然占有绝对优势,但第三代测序技术近年来也发展的如火如荼。英国牛津纳米孔公司所开发的纳米孔(Nanopore)测序技术便是三代测序中的中流砥柱。

纳米孔测序原理,顾名思义,核心就是利用一个纳米孔,孔内共价结合有分子接头,将纳米孔蛋白固定在电阻膜上后,再利用动力蛋白牵引核酸穿过纳米孔。当核酸通过纳米孔时使电荷发生变化,从而引起电阻膜上电流的变化。由于纳米孔的直径非常细小,仅允许单个核酸聚合物通过,而ATCG单个碱基的带电性质不一样,因此不同碱基通过蛋白纳米孔时对电流产生的干扰不同,通过实时监测并解码这些电流信号便可确定碱基序列,从而实现测序。

三代测序主要优势:1.长读长,Reads可达Mb;2.设备成本低,测序芯片可清洗再生,重复利用;3.实时获得序列信息,最快可在1小时内完成测序流程及数据分析,满足动态检测宏基因组需求;4.便携式测序装置,重量轻且占用空间小,可以随身携带随时测序;5.直接测序,直接测序原始DNA和RNA,不需要进行PCR扩增,避免了扩增偏好性;保留了原始碱基修饰信息,能够直接读出甲基化的胞嘧啶。

三代测序的应用前景非常广阔,1大基因组拼接在以往基于短片段的基因组拼接中,由于一些动植物基因组本身具有多倍体,高度重复,高度杂合的特性,导致基因组拼接异常艰难。而三代测序技术具有长读长的特点,利于大基因组的拼接,可以极大的提高基因组的完整性。2全长转录组以往的转录组分析由于无法直接对RNA进行测序,往往需要先对mRNA进行打断,再反转录为cDNA,无法获取和分析全长转录本。三代测序的长读长特点可以准确识别各基因的多个同源异构体,简单准确;并且可以直接测序RNA,直接识别RNA的碱基修饰。3大片段结构变异基因组上会产生很多与人类疾病相关的大片段结构变异(如缺失、倒位和易位等),短测序读长无法准确检测这些变异,而三代测序测序的读长较长,适合进行大片段结构变异的检测,在疾病研究等方面具有良好的发展前景4微生物快速鉴定由于三代测序测序具有实时,快速的特点,可以在采集点直接进行测序,实时得到序列信息进行物种分类鉴定,完成微生物的快速鉴定。目前,我中心实验室采购了Nanopore GridIon三代测序仪,已正式投入使用,技术人员经过培训后,熟悉掌握整个实验流程和仪器的操作。在新冠病毒变异监测项目和猴痘病毒测序方面都有应用,并获得多例新冠和猴痘的全基因组序列。









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